- Được thiết kế như downdraft thay vì O2, không khí đi vào song song nhiên liệu thì ở crossdraft là ở bên cạnh.
Thứ tư, ngày 14 tháng mười hai năm
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ KHÍ HÓA TRẤU ĐỂ KHẮC PHỤC Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG MÔI TRƯỜNG
Phần 1
Giới thiệu Công Nghệ Khí hóa
A.Năng lượng sinh khối:
Những năm gần đây công nghệ năng lượng tái tạo nói chung đặc biệt là công nghệ năng lượng sinh khối (Biomass: củi, trấu, cùi bắp, vỏ đậu phộng, mùn cưa, dăm bào…) đã và đang phát triển rất mạnh.
Công nghệ năng lượng sinh khối không chỉ thay thế phần nào cho năng lượng hóa thạch mà còn góp phần đáng kể trong việc xử lý rác thải. Nguồn phế thải - phụ phẩm nông nghiệp (cả sau thu hoạch lẫn sau chế biến) như rơm rạ, trấu, vỏ cà phê, sơ dừa, bã mía …trong cả nước ước tính trên 30 triệu tấn/năm.
Do đó, khai thác tiềm năng về năng lượng tái tạo từ nguồn phụ phẩm nông nghiệp ( trong đó có trấu ) là hướng đi và việc làm mang tính chiến lược, có ý nghĩa phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường.
Trấu tại ĐBSCL cũng như cả nước đang được sử dụng để đun nấu và đốt lò để nung gạch ,gốm , sấy nông sản v.v. chủ yếu bằng phương pháp đốt trực tiếp trên ghi lò. Kiểu đốt này kèm theo khói bụi , gây ô nhiễm nặng nề cho môi trường. Đây thực sự là vấn nạn với hầu hết các địa phương và các khu công nghiệp tập trung . Thay đổi quy trình đốt là phương án giải quyết tận gốc nguồn phát sinh ô nhiễm . Phù hợp với xu hướng công nghiệp hóa và hiện đại hóa của nước ta và phù hợp với xu hướng của thế giới nói chung .
Một trong các giải pháp thay đổi quy trình đốt là khí hóa trấu ( hoặc các sản phẩm Biomas khác ) . Sử dụng lượng khí tạo ra đó để đốt như sử dụng LPG thông thường.
B. Khí hóa sinh khối (gasifier).1/ Khái niệm: 1/ Khái niệm:
Khí hóa là việc chuyển đổi nguyên liệu rắn hoặc lỏng thành nhiên liệu khí hữu ích và thuận tiện cho việc đốt cháy để giải phóng năng lượng.
Trong quá trình khí hóa , vật liệu được gia nhiệt đến một nhiệt độ cao→ dẫn đến thay đổi tính chất vật lý và hóa học→ tạo ra các sản phẩm cháy dễ bay hơi (Co, H2 và CH4) và các chất thải như tro, hắc ín
2/ Quá trình khí hóa:
Quá trình khí hóa sinh khối xảy ra trong bốn giai đoạn quan hệ với nhau: + miền cháy
+ miền phản ứng. + miền nhiệt phân. + miền sấy khô.
bao gồm:
hệ thống khí hóa kiểu updraft
Không khí được đưa từ phía dưới đáy lò và khí tạo ra ở phía trên đỉnh lò trong khi đó nhiên liệu lại tiếp tục đi xuống ngược lại với dòng khí tạo ra khoảng không trong lò
-Ưu điểm : + đơn giản, + hiệu suất cao
+ Thích hợp với nhiều loại vật liệu. - Nhược điểm:
- Trong quá trình nhiệt phân hóa chất, hắc ín, các loại dầu được sinh ra và trở thành một phần của khí gas.
- Hạn chế này ảnh hưởng rất lớn đến việc ứng dụng của khí hóa updraft. 2.2 downdraft
hệ thống khí hóa kiểu downdraft
Không khí được đưa vào từ vùng oxi hóa ( đốt cháy) khí gas được lấy từ phía dưới, do đó nhiên liệu và không khí đi cùng chiều. Trên đường đi xuống axít và những thành phần nhựa phải xuyên qua lớp than nóng vì thế được chuyển thành CO, CO2, H2, CH4. - Ưu điểm : của khí hóa này là rất sạch.
- Nhược điểm: của downdraft là hạn chế trên 1 số loại nhiên liệu và so với updraft thì hiệu suất gas thấp hơn
hệ thống khí hóa kiểu Crossdraft
- Được thiết kế như downdraft thay vì O2, không khí đi vào song song nhiên liệu thì ở crossdraft là ở bên cạnh. crossdraft là ở bên cạnh.
-Ưu điểm: hiệu suất cao, gọn nhẹ
-Nhược điểm: không phù hợp với nhiên liệu có nhiều tro. 2.4 Khí hóa tầng sôi
•Được phát triển sau này. Khả năng hòa trộn và tính đồng nhất về nhiệt độ cao. •Khí hóa tầng sôi đặc biệt thuận lợi cho khí hóa sinh khối .
PHẦN 2
Ứng dụng công nghệ khí hóa tại Việt nam
•Rất nhiều các Nhà khoa học , các Viện , Trường quan tâm đến việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ khí hóa vào thực tế tại Việt nam trong khoảng 5 năm trở lại đây. Nhưng hầu hết đều dừng lại ở mức độ nghiên cứu và thử nghiệm . Các kết quả nghiên cứu cho thấy với đội ngũ làm công tác kỹ thuật công nghệ và năng lực chế tạo trong nước hoàn toàn có thể làm chủ và ứng dụng rộng rãi công nghệ này trong công nghiệp và đời sống .
•Công ty TNHH Tân mai –Sa đéc đã nhập từ Ấn độ 1 hệ thống tạo gas từ trấu có công xuất từ 80 đến 100 kg trấu /giờ từ giữa năm 2010 . Hệ thống hoạt động khá ổn định và đáp ứng tốt cho kiểu lò 4 buồng liên hoàn . Khắc phục hoàn toàn khói bụi gây ô nhiễm môi trường . Tuy nhiên với giá thành khoảng 1,8 tỷ đồng / hệ thống là quá cao , công xuất đốt còn thấp .Chưa thể ứng dụng rộng rãi cho các lò gạch thủ công hiện nay .
•Trong 3 năm qua nhóm kỹ sư SCT đã nghiên cứu sâu về lĩnh vực Gasifier từ trấu . Từ năm 2010 nhóm đã thử nghiệm thành công hệ thống gasifier với công xuất đốt 8 kg trấu /giờ .
•Sau khi nghiên cứu kỹ nhu cầu của thị trường . Khảo sát và rút kinh nghiệm từ Hệ thống gasifier của Ấn độ đang vận hành tại nhà máy Tân mai- Sa đéc ( công xuất đốt 80 đến 100 kg trấu /giờ ). Chúng tôi đã thiết kế hệ thống gasifier SCT150D1 và hệ thống gasifier SCT200U1.
HỆ THỐNG GASIFIER SCT150D1
•A/ Đặc tính kỹ thuật :
•Hệ thống Gasifier SCT150D1 nhóm kữ sư chúng tôi thiết kế và chế tạo theo nguyên lý Downdraft gasifier . Sử dụng nhiên liệu là trấu hoặc trấu viên. Đang chờ chuyển giao thi công. Đây là mẫu thiết kế mới nhất , có nghiên cứu rút kinh nghiệm từ hệ thống Gasifier 80 kg trấu /giờ do Ấn độ sản xuất , đã được Công ty Tân mai –Sa đéc sử dụng từ 2010. Hệ thống Gasifier SCT150D1 có các đặc tính kỹ thuật sau đây :
• Cơ cấu điều chỉnh : Auto/Man
• Đường kính lò phản ứng chính : 1200mm •Chiều cao toàn bộ lò phản ứng : 2050mm •Lượng trấu tiêu thụ : 150 kg/giờ
•Năng xuất cấp Gas : 330 đến 375m3/giờ •Năng xuất cấp nhiệt : 1320 đến 2.250 MJ /giờ •Nhiệt độ Gas sử dụng : 60 oC
•Nhiệt trị gas sử dụng : 4 đến 6 MJ / m3 •Lượng điện tiêu thụ : 15KW/h
•Áp suất khí Gas đầu ra: ~20mmH20
•Phương thức cấp liệu : Trấu được cấp vào buồng phản ứng bằng vít tải. Sau đó tự động điều hòa trong hệ thống .
•Phương thức thải tro : Tự động
•Hệ thống lọc : Hệ thống lọc kép bằng nước và trấu.
•Vì không cần hóa lỏng gas ở áp xuất lớn mà đưa vào đốt ngay , nên nguy cơ cháy nổ hầu như không đáng kể . Rất an toàn .
hệ thống khí hóa SCT150D1 do nhóm SCT thiết kế
B/ Khả năng ứng dụng :
•Hệ thống Gasifier SCT150D1 Cung cấp 1 lượng gas/giờ có nhiệt lượng tương đương nhiệt lượng khi đốt 30 đến 35 kg gas LPG /giờ .
•Gas tạo ra bằng phương pháp Gasifier downdraft có khả năng hạn chế tối đa hắc ín . Gas còn được lọc qua 3 cấp lọc nên rất sạch . Do đó lửa gas có thể tiếp xúc trực tiếp
với các sản phẩm mà không sợ bị ố màu do bị hắc ín bám vào . Điều này hết sức cần thiết khi nung gốm hoặc sấy trực tiếp nông sản . Cũng giống như Gas LPG , Gas trấu khi đốt không có khói , bụi gây ô nhiễm môi trường .
•Trong thành phần của trấu ,thành phần lưu huỳnh rất thấp .Do đó khí thải khi đốt gas trấu không hình thành khí SO2 như khi đốt than đá . Đây là loại khí độc và có thể tạo thành Axít sulfuric phá hủy nhanh chóng các kết cấu kim loại .
C/ Hiệu quả kinh tế
Lấy 1 cơ sở trước đây sử dụng Gas LPG . Nay thay bằng sử dụng gas sản xuất từ trấu :
•Mỗi năm sử dụng 10 tháng . Mỗi tháng sử dụng bình quân 25 ngày . Mỗi ngày sử dụng 20 giờ . Mỗi năm sử dụng 5.000 giờ . Khấu hao mỗi giờ 44.000 đ
•Chi phí để sản xuất 1 giờ để tạo ra 375m3 gas hỗn hợp từ trấu : •150 kg trấu X 300 đ/kg = 45.000 đ •15 kwh điện X 1.800 đ/ kwh = 27.000 đ •Công vận hành 1 giờ 30.000 đ •Khấu hao thiết bị 44.000 đ Cộng : 146.000 đ
•Lượng Gas sản xuất trong 1 giờ tương đương với 30 kg Gas LPG
•Chi phí để mua 30kg Gas LPG = 30kg X 26.000 đ/ kg = 780.000 đ
•Chi phí tổng cộng cho việc sử dụng Gas trấu thay cho 30 kg gas LPG sẽ tiết kiệm được:
• 780.000 đ – 146.000 đ = 634.000 đ •Nếu mỗi năm sử dụng đốt 5.000 giờ sẽ tiết kiệm :
• 634.000 X 5.000 giờ = 3.170.000.000 đ •Sử dụng Gas từ trấu so với sử dụng gas LPG giảm đến 81% chi phí nhiên liệu .