Đồ Án Nghiên cứu phát triển hệ thống khí hóa sinh khối theo công nghệ downdraft

LỜI NÓI ĐẦU
An ninh năng lượng đang là vấn đề cấp thiết với tất cả các nước trên thế giới bao gồm cả những nước phát triển và nước đang phát triển do các nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt và trở lên đắt đỏ. Vì vậy việc tìm kiếm các nguồn năng lượng mới và sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo đang được đặc biệt chú trọng. Sinh khối là một nguồn năng lượng tái tạo có khả năng đáp ứng được những vấn đề thời sự trên. Thế giới đang quan tâm tìm cách sử dụng năng lượng sinh khối một cách có hiệu quả, trong đó công nghệ khí hóa sinh khối là một công nghệ mang lại hiệu quả cao.
Ở Việt Nam công nghệ khí hóa sinh khối vẫn còn khá mới mẻ. Việc sử dụng công nghệ khí hóa sinh khối hiện nay chỉ dừng lại ở lĩnh vực cung cấp nhiệt cho công nghiệp quy mô nhỏ và các hộ gia đình như: Thiết bị khí hóa trấu để cung cấp nhiệt cho nung gốm sứ ở Đồng Tháp, An Giang và bếp khí hóa sinh khối hộ gia đình do các doanh nghiệp chép mẫu hoặc nhập khẩu chủ yếu từ Trung Quốc vì vậy khi sử dụng hiệu suất chưa cao, làm việc chưa ổn định.
Vì vậy em chọn đồ án “Nghiên cứu phát triển hệ thống khí hóa sinh khối theo công nghệ downdraft” với mục đích:
- Làm chủ được công nghệ khí hóa sinh khối.
- Xem xét sự ảnh hưởng của các yếu tố: Chế độ vận hành, nhiên liệu.
- Phát triển, nâng cấp công suất hệ thống khí hóa.
- Tận dụng tối đa và hiệu quả nguồn sinh khối dồi dào, trữ lượng lớn ở các vùng nông thôn và miền núi đang không được sử dụng đúng giá trị thực và lãng phí để sản xuất khí tổng hợp cung cấp cho Tổng hợp Hữu cơ - Hóa dầu, bên cạnh đó là sản xuất điện năng quy mô nhỏ nhờ nhiệt của của quá trình khí hóa sinh khối.
- Cung cấp điện năng tại chỗ cho một thôn, một xã, một khu vực, dựa vào trữ lượng sinh khối sẵn có tại nơi đó. Giải quyết vấn đề thiếu điện năng vào cho những nơi này, đảm bảo điện năng cả về nhu cầu lẫn kinh tế đem lại.
- Bên cạnh đó còn giải quyết vấn đề xử lý môi trường do nhiều nơi không sử dụng đúng cách mà còn thải xuống sông ngòi hoặc đốt gây ô nhiểm không khí. Khí hóa sinh khối góp phần bảo vệ môi trường tốt đẹp hơn.

Đồ án của em được chia làm 3 phần chính:
PHẦN 1: TỔNG QUAN
Giới thiệu một cách tổng quan về nguyên liệu sinh khối, năng lượng sinh khối, tiềm năng sinh khối và hiện trạng sử dụng sinh khối ở Việt Nam. Giới thiệu chung về khí hóa sinh khối tầng cố định, các kiểu khí hóa tầng cố định, ưu nhược điểm của từng công nghệ, hiện trạng sử dụng công nghệ khí hóa ở Việt Nam.
PHẦN 2: HỆ THỐNG KHÍ HÓA SINH KHỐI CÔNG SUẤT 8 kg/h
Giới thiệu về sơ đồ công nghệ và nguyên lý làm việc của hệ thống. Trình bày phương pháp thí nghiệm và xử lý số liệu thực nghiệm. Đánh giá một số kết quả đã đạt được.
PHẦN 3: HỆ THỐNG KHÍ HÓA SINH KHỐI CÔNG SUẤT 30 kg/h
Giới thiệu về sơ đồ công nghệ và nguyên lý làm việc. Đánh giá kết quả thí nghiệm, tính toán nâng công suất thiết bị, xây dựng mối quan hệ giữa hệ số SV, đường kính thoát với công suất thiết bị.


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 1
DANH MỤC CÁC BẢNG 4
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 4
LỜI NÓI ĐẦU 5
PHẦN 1: TỔNG QUAN 7
I. Tổng quan về nhiên liệu sinh khối 7
I.1. Nhiên liệu sinh khối [1] 7
I.1.1. Năng lượng từ sinh khối 7
I.1.2. Vai trò của nhiên liệu sinh khối 8
I.2. Thành phần và tính chất hóa học của nguyên liệu sinh khối [12] 9
I.2.1. Thành phần hoá học 9
I.2.2. Thành phần nguyên tố hóa học 11
I.3. Tiềm năng sinh khối của Việt Nam [10] 13
I.4. Hiện trạng sử dụng sinh khối của Việt Nam [8] 14
II. Tổng quan về công nghệ khí hóa 16
II.1. Lý thuyết về quá trình 16
II.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình khí hóa sinh khối 17
II.3. Công nghệ khí hóa tầng cố định 19
II.3.1. Phân loại khí hóa tầng cố định [9] 19
II.3.2. Ưu nhược điểm và những tồn tại của công nghệ khí hóa sinh khối 21
II.4. Hiện trạng sử dụng công nghệ khí hóa sinh khối ở Việt Nam [9] 22
PHẦN 2: HỆ THỐNG KHÍ HÓA SINH KHỐI CÔNG SUẤT 8 kg/h 24
I. Hệ thống khí hóa 24
I.1. Sơ đồ hệ thống 24
I.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống. 29
II. Quá trình thí nghiệm và phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 31
II.1. Trình tự thí nghiệm 31
II.1.1. Chuẩn bị nhiên liệu 31
II.1.2. Thông gió và kiểm tra hệ thống 32
II.1.3. Khởi động hệ thống 32
II.1.4. Vận hành hệ thống và thu thập số liệu 32
II.1.5. Ngừng thí nghiệm 33
II.2. Hệ thống thiết bị đo lường và phân tích 33
II.2.1. Đo áp suất 33
II.2.2. Đo nhiệt độ 34
II.2.3. Đo lưu lượng không khí 34
II.2.4. Phân tích thành phần sản phẩm khí 35
II.2.5. Đo tar 35
II.3. Phương pháp phân tích tính toán và xử lí số liệu 37
II.3.1. Công thức tính toán 37
I.3.2. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 40
III. Kết quả thí nghiệm và thảo luận 41
III.1. Kết quả chạy thí nghiệm với nhiên liệu than hoa 41
III.1.1. Trường hợp khí hóa 1 cấp 41
III.1.2. Trường hợp khí hóa 2 cấp 44
III.1.3. Trường hợp khí hóa 3 cấp 49
III.2. Kết quả thí nghiệm với nhiên liệu viên nén mùn cưa 58
III.2.1. Thí nghiệm 7 58
III.2.2. Thí nghiệm 8 61
III. 3. Bảng tổng hợp kết quả chạy thực nghiệm 64
PHẦN III: HỆ THỐNG KHÍ HÓA SINH KHỐI CÔNG SUẤT 30kg/h 66
I. Hệ thống khí hóa 66
I.1. Sơ đồ hệ thống 66
I.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống. 68
II. Kết quả và thảo luận 69
II.1. Kết quả chạy thí nghiệm với nhiên liệu than hoa 69
II.1.1. Thí nghiệm 9 69
II.1.2. Thí nghiệm 10 72
II.1.3. Thí nghiệm 11 74
II.2. Kết quả chạy thí nghiệm với nhiên liệu viên nén mùn cưa 78
II.2.1. Thí nghiệm 12 78
II.2. Thí nghiệm 13 81
II.3. Kết quả chạy thí nghiệm với nhiên liệu vỏ trấu. 84
II.4. Bảng tổng hợp kết quả chạy thực nghiệm của hệ thống 30kg/h 87
II.5. Kết quả tính toán cho một số mô hình khí hóa downdraft 88
KẾT LUẬN 92
TÀI LIỆU THAM KHẢO 93