Từ kết quả của các lần chạy thực nghiệm ta có bảng tổng kết số liệu sau: Bảng 2.3: Bảng tổng hợp kết quả chạy thực nghiệm hệ thống 8 kg/h
T N Nhiên liệu Chiều rộng các vùng khí hóa (mm) Lưu lượng khí sản phẩm (m3/h) LHV (Mj/m3) Độ chứa tar (mg/m3) Nhiên liệu tiêu hao (kg/h) Hệ số ER SV (m/s) HS η % Nhiệt phân Vùng cháy Vùng khử 1 Than hoa 140 190 130 15,49 3,45 111,00 4,64 0,33 0,24 38,85 2 Than hoa 150 200 300 19,17 4,03 60,10 4,17 0,44 0,30 63,17 3 Than hoa 260 170 260 21,03 4,37 92,30 5,01 0,39 0,33 62,43 4 Than hoa 270 270 260 23,00 4,51 20,08 4,25 0,49 0,36 84,05 5 Than hoa 270 160 360 22,54 4,30 20,45 4,96 0,45 0,35 70,45 6 Than hoa 250 250 250 32,49 4,49 37,21 7,90 0,37 0,51 65,15 7 Viên nén 19,51 3,99 799,55 6,59 0,49 0,31 64,18 8 Viên nén 25,85 5,06 45,48 10,34 0,36 0,41 68,04
Đây chỉ là một số thí nghiệm đặc trưng khi tiến hành chạy thực nghiệm, trong quá trình chạy thử nghiệm nhóm đề tài tiến hành chạy rất nhiều thí nghiệm với nhiều loại nhiên liệu khác nhau như: Than hoa, viên nén mùn cưa, viên nén trấu, Woodchips, vỏ trấu.
Dựa vào bảng 2.3 ta thấy, bước đầu đạt được kết quả rất tốt khi chạy thực nghiệm với nhiên liệu than hoa như thí nghiệm 4 trường hợp khí hóa 3 cấp cho chất lượng khí sản rất tốt (nhiệt trị 4,5Mj/m3, độ chứa tar nhỏ 20,45mg/m3) và hiệu suất khí hóa rất cao 84,05%. Đây là kết quả bước đầu cho chạy thí nghiệm động cơ phát điện tiếp theo.
Nhiệt độ và chiều rộng vùng nhiệt phân rất thấp như thí nghiệm 1 và 2. Chứng tỏ khả năng đối lưu của dòng khí ở vùng cháy lên vùng nhiệt phân rất kém dường như không có đối lưu.
Chưa tận dụng được nhiệt tỏa ra của dòng khí sản phẩm
Không khí hóa được nhiên liệu có hàm lượng chất bốc lớn như: viên nén mùn cưa, woodchips, viên nén trấu… Vì trong chất bốc chứa nhiếu tar, tar là nguyên nhân làm các nhiên liệu kết dính thành cục lớn gây nên hiện tượng tắt lò như ở thí nghiệm 7.
Không khí hóa được nhiên liệu với hàm lượng tro lớn như trấu, vì lò khí hóa chưa có bộ phận tháo tro liên trục, nên lượng tro tạo ra rất nhiều nằm lại ở thân lò gây hiện tượng tắt lò.
Khắc phục những nhược điểm và phát huy những điểm đã đạt được của hệ thống khí hóa 8kg/h, nhóm đề tài tiếp tục xây dựng mô hình khí với công suất lớn hơn 30kg/h, chi tiết cụ thể xem phần III.
PHẦN III: HỆ THỐNG KHÍ HÓA SINH KHỐI CÔNG SUẤT 30kg/hI. Hệ thống khí hóa I. Hệ thống khí hóa
I.1. Sơ đồ hệ thống
Đặc điểm của hệ thống khí hóa công suất 30kg/h có hệ thống trao đổi nhiệt gồm: Thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống, dùng nhiệt của khí sản phẩm trao đổi nhiệt với không khí trước khi đưa vào thiết bị khí hóa, không khí trước khi vào lò khí hóa được gia nhiệt một lần nữa bởi bộ phận trao đổi nhiệt qua thành thiết bị khí hóa. Thứ hai ở lò khí hóa có chổ thắt (thót) lại ở vùng cháy với mục đích tăng khả năng đối lưu khí lên vùng nhiệt phân và để quá trình cháy tốt hơn (hình 3.2).
Hệ thống bao gồm các thiết bị sau (hình 3.1) Lò khí hóa
Hệ thống quạt cấp khí và bơm nước Thiết bị trao đổi nhiệt
Thiết bị lọc bụi kiểu xyclon Thiết bị rửa khí
Thiết bị chống cháy ngược Bếp đốt
a/ Lò khí hóa và thiết bị trao đổi nhiệt P6 P7 T6 T7 T5 T4 T3 T2 T1 T8 T9 P5 P4 P3 P2 P1 T10
Hình 3.2: Bản vẽ lò khí hóa và thiết bị trao đổi nhiệt b/ Thiết bị trách bụi xyclon và tháp rửa khí
I.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống.
Hệ thống khí hóa sinh khối được thiết kế vận hành theo mẻ, mỗi mẻ chứa được khoảng 70-100kgnl sinh khối, tùy thuộc vào tỷ trọng đổ của nhiên liệu
. Thiết bị chính của hệ thống là lò khí hóa, sau khi nhóm lò quá trình khí hóa xảy ra trong lò là do quạt thổi cấp gió qua các cửa cấp gió dọc thân lò để xảy ra quá trình cháy cục bộ một phần sinh khối trong lò, nhiệt của quá trình cháy này sẽ cung cấp cho quá trình khí hóa. Lưu lượng khí từ quạt gió cấp vào lò được kiểm soát bằng van và thiết bị đo lưu lượng kiểu Rotameter có dải đo từ 0-1000 lít/phút. Lưu lượng gió cấp thay đổi sẽ quyết định công suất nhiệt và lưu lượng sản phẩm khí của hệ thống, trong một ngưỡng nào đó nếu ta tăng lưu lượng gió thì lưu lượng sản phẩm khí sẽ tăng lên do quá trình khí hóa diễn ra mạnh mẽ hơn.
Trong quá trình khí hóa, tại các vùng cấp gió sẽ xảy ra quá trình cháy, phía trên vùng cháy là vùng nhiệt phân và vùng sấy, phía dưới là vùng khử. Ở vùng sấy nhiên liệu được gia nhiệt đến khoảng 1250C và thoát hết hơi ẩm sau đó nếu tiếp tục gia nhiệt đến khoảng 7000C sinh khối sẽ bị nhiệt phân hoàn toàn, thoát chất bốc và tar phần còn lại là cốc, như vậy tại vùng cháy chủ yếu là cháy cốc [17]. Với hệ thống khí hóa sinh khối thuận chiều chất bốc và tar đi qua vùng cháy sẽ bị cháy 1 phần vì vậy lượng tar giảm đáng kể, tuy nhiên chất lượng khí cũng có thể giảm đôi chút, nếu duy trì vùng cháy càng dày và nhiệt độ vùng cháy càng cao thì lượng tar sẽ càng giảm, và nếu như vậy ta duy trì nhiều vùng cháy bề dày vùng cháy hợp lí thì lượng tar sẽ giảm mạnh dẫn đến sản phẩm khí có chất lượng tốt hơn có thể sử dụng cho các nhu cầu năng lượng đòi hỏi chất lượng cao ví dụ như động cơ đốt trong hay tua bin khí…Sản phẩm khí sau khi ra khỏi lò khí hóa sẽ đi qua bộ tách tro bụi kiểu cyclone rồi qua bộ lọc rửa khí và làm nguội khí sau đó đi vào bình chứa để cung cấp khí cho chạy máy phát điện hoặc hộ tiêu thụ dùng nhiệt. Nếu chỉ dùng cho hộ tiêu thụ dùng nhiệt (đốt) thì có thể đi bỏ qua bộ tách tro bụi và bộ rửa khí mà đi trực tiếp từ thiết bị khí hóa sang cho hộ tiêu thụ nhiệt.