- Ảnh hưởng của giản đồ nhiệt độ trong lò
3.1.3.3Tính toán cân bằng nhiệt lượng từng vùng trong lò khí hóa sinh khố
Ở VIỆT NAM
3.1.3.3Tính toán cân bằng nhiệt lượng từng vùng trong lò khí hóa sinh khố
a. Nhiệt lượng cho vùng sấy
Khi đi vào vùng sấy nhiệt độ của nguyên liệu vào là 25 0C và khi đi ra khỏi vùng sấy là 200 0C. Vậy nhiệt lượng cần cung cấp cho vùng sấy là:
Với CP = 4200 (J/kg.K), 2 H O m = 40,2.0,15 = 6,03 (kg/h) 2 -3 S H O P Q = m .C .Δ T = 6 ,0 3 .4 2 0 0 .1 0 .(473-298) = 44 32,05 (kJ/h)
b. Nhiệt lượng cho vùng nhiệt phân
Khi đi vào vùng nhiệt phân nhiên liệu có nhiệt độ là 2000
C và sau vùng nhiệt phân là từ 500 – 7000C, ta chọn là nhiệt độ ra khỏi vùng nhiệt phân: 6000C. Lượng nhiệt dùng cho quá trình nhiệt phân nhiên liệu là:
Qnp = hp .Mnp, (kJ)
Trong đó hp: Lượng nhiệt để nhiệt phân một kilogram nhiên liệu; chọn là 2081 kJ/kg [101] Qnp = hp .Mnp = 2081.(40,20 – 6,03) = 71107,77 (kJ/h)
49
2 2
H O w H O
Q = h .m = 3654.6,03 = 22033,62 (kJ/h)
Với: hW nhiệt hóa hơi cho nước, hw = 3654 (kJ/kg). Lượng nhiệt để nâng nhiệt độ nhiên liệu lên 4500
C là: n l n l p n l Q = m .C .Δ T Với Cpnl = 2,93 (kJ/kg.K), mnl = Mnp = 34,17 (kg) nl nl pnl Q = m .C .Δ T = 2,93.34,17.(450 - 25) = 425 50,19 (kJ/h)
Lượng nhiệt cần cung cấp cho vùng nhiệt phân là: QNP =
2
n p H O n l
Q + Q + Q = 71107,77 + 22033,62 + 42550,19 = 135691,58 (kJ/h).
c. Nhiệt lượng cho vùng khí hóa
Sau vùng nhiệt phân nhiệt độ của dòng là 6000C và sau khi oxy hóa thì nhiệt độ là khoảng 10000C. Xuống vùng khử nhiệt độ từ 700 – 9000C.
Để đơn giản trong quá trình tính toán, giả sử vùng khí hóa có các phản ứng sau: [111, 20, 69, 18]
C + CO2 2CO = +172 kJ/mol (3.1) C + H2O H2 + CO = +131 kJ/mol (3.2) C + 2H2 CH4 = -74,8 kJ/mol (3.3) CO + H2O CO2 + H2 = -41,2 kJ/mol (3.4) Dựa vào hàm lượng phần trăm của các khí CO, H2, CO2, CH4 trong dòng khí ra. Giả sử tính theo 1 kmol dòng khí ra, như vậy ta tính được lượng C cho các nhiên liệu tương ứng như sau: [8]
Khí ra CO CO2 H2 CH4
Nhiên liệu vào 0,21 0,097 0,145 0,016 kmol
Chú thích: Tổng C rađược tính theo 1 kmol dòng khí ra, coi dòng khí ra như khí lý tưởng ta có: 1 kmol khí có thể tích 22,4 m3. Lượng C ra được tính theo công thức: Số kmol Cra = (Tổng Cra) x A(m3/h)/ (22,4 m3)
Trong đó A là lưu lượng dòng khí ra khỏi thiết bị khí hóa. Số kmol C trong dòng khí ra với lưu lượng dòng khí là 108,68 m3
/hta có bảng tính toán sau:
Thành phần khí sản phẩm CO CO2 H2 CH4
kmol 1,031 0,476 0,712 0,079
Tổng nhiệt thu vào hoặc tỏa ra của quá trình khí hóa là: [45]
2 2 4 kh C O (4) C O (1) H (2) C H (3) 1 1 Q = ΔH = n .ΔH + n .ΔH + n .ΔH + n ΔH 2 2 1 1 = 0,476.(-41,2) + .0,637.(+172) + 0,394.(+131) + 0,079.(-74.8) = 84,20 (M J) = 84201 (kJ/h) 2 2
Vậy lượng nhiệt tỏa ra trong quá trình oxy hóa trong một giờ là:
Qtổng = Qkh + QNP + QS = 84201 + 135691,58 + 4432,05 = 224324,63 (kJ/h) Vậy lượng nhiệt từ phản ứng cháy sinh ra trong lò khí hóa sinh khối là:
Qch = Qtổng + Qtt = Qtổng + 0,05.Qtổng = 224324,63 + 0,05.224324,63 = 235540,86 (kJ/h) Tính kiểm tra:
- Tính hiệu suất theo phương pháp nghịch: [13] n 1- Qch
mf.LHVf 1-
235540,86
40,2. 19208,6.100% 69,50%
Sai số như vậy là chấp nhận được, các giả thiết và thông số chọn ở trên là hợp lí.