Khóa luận tốt nghiệp Cơ khí công nghệ: Khảo nghiệm hệ thống hóa ga từ củi vụn cung cấp nhiên liệu cho động cơ diesel phát điện

Trong đề tài này nghiên cứu hệ thống hóa gas từ củi vụn đểthay thế một phần cho nhiên liệu dầu diesel.. Để góp phần tận dụng nguồn nguyên liệu đó, Trung TâmNăng Lượng & Máy Nông Nghiệp,

Sinh Viên Thực HiệnMạc Thanh Hải

Đề Tài:

KHẢO NGHIEM HỆ THONG HÓA GA TỪ CUI VỤN CUNG CAP

NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ DIESEL PHÁT ĐIỆN

Tp Hồ Chí Minh

Tháng 05 năm 2006.

ĐÈ TÀI:

KHẢO NGHIEM HE THONG HOÁ GAS TỪ CUI VỤN

CUNG CAP NHIEN LIEU CHO DONG CO DIESEL PHAT DIEN.

Chuyén Nganh: MAY SAU THU HOACH

Giáo Viên Hướng Han: Sinh Vién Thuc Hién

Ths: Nguyên Van Xuân Mac Thanh Hai

Ks: Lê Quang Vinh Khóa: 2002 - 2006

Tp Hồ Chí Minh

Tháng 05 năm 2006.

MINSTRY OF EDUCATION AND TRAINING

NONG LAM UNIVERSITY

FACULTRY OF AGRICULTURAL ENGINEERING

AND TECHNOLOGY

SUPJECT:

“ EXAMINING THE GASIFICATION FIREWOOD SYSTEM

SUPPLY FUEL FOR THE ENGINE DIESEL GEERATING

ELECTRCITY”

Guider - Teacher: Realizer — Student: Nguyen Van Xuan, Master Mac Thanh Hai

Le Cong Vinh, Engineer Course: 2002 - 2006

Ho Chi Minh city.

May, 2006

Ba TER TTS J1 terns eo oreneamancsared 4

3.1 Tìm hiểu về củi và nhiên LGU -c¿¿222+vvvttEtxvvrirrrrrtrrrrrrrrrveg 4

Selly CHỦ THICH./EHUHDÍ pasrptiaistiotitnttGisptoiitigiotÐtyBitboijäsqbtljiggiotsbdsggyniosiasssiogimi 4

5,1,2 Tính chất nhiên liệu đt »eexeseeennesrriendisDRioksini0S00100010000/40060 000/000 4

Si INDI SG EL s2zzngBrargaoanlixirodfurigtsmgdirgsoadogouklogErldtdiegzstfesSizksgdgherfrgggiasgBgaoiarligspggbrgauardisbuessszl 5

3.1.4 Phân tích thành phan hóa hoc của củi(gỗ) -¿- 22 5255: 6

3.2 Lý thuyết hóa gas từ củi ¿-©2+22222221222122112711271122112211271 21c ee 6

3.2.1; Su hóa eas nhiển Wu CU wescsscsssseseenems memes San 6 3.2.2 Quattinh HD: 828 caneosnotsuiBOEDIOSERUIGIGIDEIERHIGDIGHRDINHIRIS.BIsEdiSsprtaae 7

3.2.3 Ích lợi của việc hóa DAS a cpusesoserpsraagbstdttaEudlilregiousallxsvbsliaiudirnpdioiti-4gtidktiiGiuugrĐgatldy Hộ3.2.4 Ứng dung hỗn hợp gas cung cấp cho động cơ diesel - a

3.3 Giới thiệu về một số dang lò đốt hiện 0 +: 83.3.1 Đốt trâu ghi bậc nghiêng với buồng đốt trụ -¿- 22 5z: 8

3.3.2 Lò đốt trâu cháy ngược -cc2s2211112215011111111111 11x 9

3.3.3 Lò đốt củi, cùi bắp .cháy ngược -s-csccxscxeExerEererkerrrerkees 103.3.4 Hệ thống sinh khí Annkur - ¿- 2 2+S++SE£E2EE£EE£+EEEEEEEE2Exerxrrrreee 11

3.4 Phuong pháp tính chi phí nhiên liệu oo eee eeeceeeeeeneeeeeneeseeneeeeaeeaees 12

3.5 Phương pháp xử lý số liệu 2¿- 222222 2 2222112112111 EEctk 13

3.5.1 Công thức tính trung bình và phương Sa1 - : 5+5 s++x++s+s 13

3.5.2 Phương pháp so sánh hai số trung bình : ¿ + 133.5.3 Các công thức tính hệ thống hóa gas_ -: -: 13

4, PHUINFFHAP VA, THƯING TIẾN suseeeseeeesssbsnotdiecosoiLS0400662180/001030ggp46006 154.1 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu .ceceeceessessessessesseesseeseesessesseesseeses 154.1.1 Đối tượng nghiên cứu . -¿- 2++E2+E2+EE2EESEEEEEzrxerkrrrree 15

4.1.2 Phương pháp nghiên uu . - 5 22 322321 *+EE+EE+EESEEEerrerrrrrrrerree 15 4.2 Phương pháp và dụng CỤ ỔO -.- c2 31121112111 115118111 111 1 11 kg grhy 15

FD Mev DO HỘI GÌ ecstatic in itt aCe 15

4.2.2 Xác định số vòng quay thực tế động cơ 2z s++cs++zxzzxcee 164.2.3 Xác định chi phi nhiên liệu -2- ¿2 ©+£E++EE++EE++E+zrxezrxrsrreee l6

Sule NUYS ly HGAV/Ộ HỮ caangnguĩ nho na gingigintlãnGHtdGhitgNhöSBING0001034818300610101G30450385101688300ã 26

5.1.3 Vận hành hệ thống hóa gas - 2-22 2£22S+2EE+EEE2EEE2EEE2EE22EEzzrxrcree 265.1.4 Bảo dưỡng hệ thống - ¿2 2©S£2SE£EE2EE921211221211221732211 212 37

§,1.5, VÊn đề nh TOO san ongethhung00 th g6 0015138000100013411861000000981100100.41014080000606060E 28

3.2 Tiến hành khảo riphiỆn, -s-2cca 2222224211200 1044 v2 00 x203 307-600-1165: 285.2.1, MUG Gich khảo TONIC ss cescssscccertasexsaeaneveavannssexreannoatscnenesenicncecnernmavmvennvens 28

5.2.2 Nội dung khảo nghiệm - 5c 2 2221331321132 exre 28

5.3 Khảo nghiệm hoàn toàn dầu diesel cccccccccscecsscssesssseseesestsseseeesesvesesveseseeveeees 29

5.3.1 Khi tải la 1 điện trở công suất VW oo eccecceeccecsessessessesssessesssessessessesseeens 29

5.3.2 Khi tai là 2 điện trở công suất 2 kw - 2 52+stecE2EeExeEEerkerrerred 315.3.3 Khi tải là 2 điện trở + bếp công suất 3 kW -¿-ccc+cxscxcee 33

5.4 Khảo nghiệm khi dùng dầu kết hợp với củi vụn -¿-z-sz52s+¿ 34

5.4.1 Khi tải là 1 điện trở công suất IkW -©22+csc2xc2E2ExeEEcErrrrred 345.4.2 Khi tai là 2 điện trở công suất 2 kw -©:¿+s+ctcEeEEEEeEkerkrred 36

5.4.3 Khi tải là 2 điện trở + bếp công suất 3 kW -¿-csc+cxcszxcee 38SN: ao na 40

5.6 Hiệu quả khi thay thế một phan diesel bằng gas tạo ra từ củi vụn 41

5.6.1 So sánh chi phí nhiên liệu riêng khi sử dung hoàn toàn dau và sử dungdầu kết hợp với củi vụn khi tải là 1 điện trở công suất 1 kW - -‹ 415.6.2 So sánh chỉ phí nhiên liệu riêng khi sử dụng hoàn toàn dầu và sử dụngdầu kết hợp với củi vụn khi tải là 2 điện trở công suất 2 kW -‹:- c5: 4I

5.6.3 So sánh chi phi nhiên liệu riêng khi sử dụng hoàn toàn dau và sử dungdầu kết hợp với củi vụn khi tải là 2 điện trở + bếp công suất 3 kW 425.7 Đồ thị chi phí nhiên liệu riêng của dầu và củi vụn -2-s¿sz55+¿ 42

5.8 Sơ bộ tính hiệu quả kinh tẾ - 2 s£+S+SE£EE++EEEEE12E12E12211211711211 22 21x 2 43

6 BETTI VÀ mm NUH seussssdnneaxsernosoreemessteveasusfenckedex0ieggEoeifolspiulixn 48

6.1 Kết luận ¿- ¿25+ 12EE92E1221221121121121121111121111121111111211112 111 re 48

6.2 Đề nghị, 5c 5s 2S 112 122112112111211211 111 11 11111 1 1 111 11g 49

7 TÀI LIỆU THAM KHẢO

§ PHỤ LỤC

MỘT SO HÌNH ANH

LỜI CẢM TẠ

Đầu tiên con xin gởi đến Ba má, những người đã sinh thành và tảo tần nuôidưỡng dé cho con có thành quả ngày hôm nay, lời biết ơn trân trọng nhất

Xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô Trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí

Minh, đặt biệt Thầy, Cô Khoa Cơ Khí — Công Nghệ đã thương yêu, đùm bọc, diu

dắt và truyền đạt nhiều kiến thức quí báu cho em trong suốt thời gian hoc tập

Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Thạc sĩ Nguyễn Văn Xuân và Kỹ sư Lê

Quang Vinh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em về mọi mặt để hoàn thành luận

văn tốt nghiệp

Cuối cùng xin cảm ơn quý Thay, Cô, cán bộ công nhân viên Trung tâm Năng

lượng & Máy Nông Nghiệp - Trường Đại Học Nông Lâm và tập thể lớp Cơ khí

28B đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tai

TÓM TẮT

Đề tài:

“ Khảo nghiệm hệ thống hoá gas từ củi vụn cung cấp nhiên liệu cho động cơ

diesel phát điện”.

Qua nghiên cứu hệ thống hoá gas từ củi vụn và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của

hệ thống hoá gas, chúng tôi đã tiến hành các vấn đề sau:

Khảo nghiệm hệ thống hoá gas từ củi vụn với 2 trường hợp: Khảo nghiệm hoàn

toàn dau và khảo nghiệm dau kết hợp củi vụn với các mức tải 1kW, 2kW và 3kW

Nguyên liệu sử dung cho khảo nghiệm là củi vụn, kích thước: Ø = 1+2,8 cm, 1 =1+3 cm Thời gian tiến hành khảo nghiệm từ ngày 14/04/2006 đến ngày

28/04/2006 tại Trung tâm Năng lượng & May Nông Nghiệp — Trường Dai Hoc Nông Lâm TP.HCM.

Kết quả:

Lượng nhiên liệu diesel giảm không cao chỉ từ: 10,2 + 24,43 % Sử dụng được

nhiều loại nguyên liệu củi vụn khác nhau

Hệ thong hoạt động không ôn định ở mức tải 3kW (lượng nhiên liệu dau dieselchi giảm 5,5%), ở mức tải 2kW hệ thống hoạt động tương đối 6n định ( lượng

nhiên liệu dau diesel giảm 24,43%)

Hệ thống thích hợp với nguyên liệu có kích thước: Ø = 1+2,8 cm, L = 1+3 cm

Hệ thống hóa gas thích hợp ở Việt Nam, vận hành dé dàng, vốn đầu tư không cao.Sinh viên thực hiện: Giảng viên hướng dẫn:

Mạc Thanh Hải Thạc sĩ: Nguyễn Văn Xuân

Kỹ sư: Lê Quang Vinh

“ Examining the gasification firewood system supply fuel for the engine

diesel generating electrcity”.

From researching and calculating the standards of economics and technology of

the gasification firewood system, we have concentrated to the following opjects: Examining the gasification firewood system with two cases: examining entire petroleum and examning petroleum-firewood combination with rate loads: 1kW,

2kW, 3kW Raw material used to examine are firewoods Fiewood with sizes: Ø =

1 + 2,8 em, L = 1+3 cm We have examined this system from April 14” 2006 toApril 28" 2006 in the Center for Agricultural Energy and Machinery — The

University of Agriculture and forestry.

Result:

Quantity fuel diesel reduce not highly,only from: 10,2 + 24,43% Using many kinds of raw material firewood.

The system doesn’t run stable at the standards load 3kW (Quantity fuel

diesel reduce 5,5%), at the standards load 2kW, the system runs stable relatively (Quantity fuel diesel reduce 24,43%).

The system is suitable to raw material have size Ø = 1 + 2,8 cm, L= 1+3 cm The system is suitable in Việt Nam, easy to use, invesment is not highly Realizer - student: Guider - Teacher:

Mac Thanh Hai Nguyen Van Xuan, Master.

Le Quang Vinh, Engineer.

1 MỞ DAU

Ngày nay khoa học kỹ thuật phát triển mạnh, nên có sự tác động trực tiếp đến

sự phát triển của nhiều ngành sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, đời sống và môi

trường xung quanh ta.

Ở những nước đang phát triển, cụ thể là Việt Nam, nông nghiệp là ngành sản

xuất chủ lực, nguồn tài nguyên thiên nhiên lại có hạn, nên nguy cơ cạn kiệt nguồn

tài nguyên đang đe dọa nước ta nói riêng và trên toàn thế giới nói chung Trướctình hình đó các nhà khoa học trên thế giới đã không ngừng nghiên cứu để tìm ra

các biện pháp giải quyết hiện có như: năng lượng gió, năng lượng mặt trời,

biogas dé thay thé cho các nguồn nhiên liệu có xuất xứ từ dầu mỏ dang có nguy

cơ cạn kiệt trong nay, mai Bởi vậy, cần phải chú ý đến sự phát triển và sử dụngnguồn tài nguyên năng lượng mới sớm hơn Hiện nay, một trong những giải pháp

mới được nghiên cứu và phát triển là hóa gas từ những phế phẩm của nông nghiệp

(còn gọi là biomass) Trong đề tài này nghiên cứu hệ thống hóa gas từ củi vụn đểthay thế một phần cho nhiên liệu dầu diesel

Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, va vi tri địa lý thuận lợi nên có

nguồn tài nguyên phong phú Trong đó rừng chiếm một vị trí đặc biệt quan trong,tính đến năm 2002 tổng diện tích rừng trồng và rừng tự nhiên của Việt Nam là

11,78 triệu ha Bên cạnh đó diện tích đất nông nghiệp là 7,38 triệu ha tương đươngvới 22,20% diện tích đất tự nhiên Với một diện tích rừng và đất nông nghiệp lớn

như vậy thì nguôồn tài nguyên củi vụn sẽ không nhỏ, chúng ta phải biết khai thác

và tận dụng triệt để Để góp phần tận dụng nguồn nguyên liệu đó, Trung TâmNăng Lượng & Máy Nông Nghiệp, Trường Đại Học Nông Lâm đã bước đầu

nghiên cứu hệ thông hóa ga sử dụng nguôn nguyên liệu từ củi vụn làm nhiên liệu

-8-cho động cơ diesel với mục đích tận dụng nguồn nguyên liệu đồi dào và sẵn cónày.

Xuất phát từ tình hình chung đó, em được sự đồng ý của Ban chủ nhiệm Khoa

Cơ khí, cùng với sự hướng dẫn của thầy Th.s Nguyễn Văn Xuân và kỹ sư Lê

Quang Vinh, tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Khảo nghiệm hệ thống hóa gas từ củivụn cung cấp nhiên liệu cho động cơ diesel phát điện”

Do thời gian hạn chế và bước đầu thực hiện đề tài, nên tập luận văn này không

tránh khỏi nhiều thiếu sót, rất mong sự góp ý, chỉ dẫn của quí thầy cô, cùng cácbạn sinh viên để tập luận văn này hoan thiện hon

Đại học Nông Lâm - TP Hồ Chí Minh

Tháng 05/2006

công nghiệp đồng thời khắc phục những vấn đề về năng lượng, môi trường, kinh

tế, làm sao hệ thông hóa gas từ củi vụn đạt được kết quả tốt và được phô biến rộngrãi hơn trong nhân dân, việc dung nguyên liệu củi vụn cho hệ thống hóa gas là rất

hợp lý, giúp cho người nông dân và các xí nghiệp chế biến gỗ tận dụng được

nguồn nguyên liệu sẵn có tại chỗ, giảm bớt một phan chi phí giá thành về nănglượng Nên mục đích đề tài “KHAO NGHIỆM HE THONG HÓA GA TỪ CUIVỤN CUNG CAP NHIÊN LIEU CHO DONG CƠ DIEZEL PHÁT ĐIỆN” được

tiến hành với các nội dung sau:

- _ Kiểm tra năng suất và chất lượng gas được tạo ra từ hệ thong

- Tinh 6n định và độ tin cậy của hệ thông.

- Kha năng (hay tỉ lệ ) thay thé của gas

- _ Đánh giá hiệu quả kinh tế của hệ thống

- _ Điều kiện áp dụng ở Việt Nam

-

10-3 TRA CỨU TÀI LIỆU SÁCH BÁOPHỤC VỤ TRỰC TIEP CHỦ DE DE TÀI

3.1 Tìm hiểu về củi và nhiên liệu

3.1.1 Giới thiệu chung /TL2/

Gỗ do nhiều tế bào tạo nên, nó là một thé hỗn hợp rất phức tạp của các chất caophân tử Polysaccarit gồm có nhóm cacbonin và nhân benzen tạo thành Ngoài các

thành phan chủ yếu đó ra, trong gỗ còn có dầu nhựa, chất chát, chất màu, tinh dau,chất béo Irong khâu khai thác: gốc, cành, ngọn bỏ lại ở rừng làm củi, đốt

than vẫn chưa tận dụng hết, còn đư một lượng khá lớn Bên cạnh đó hiện nay

hàng loạt các nhà máy chế biến gỗ, kỹ thuật gỗ ra đời phát sinh thêm lượng gỗ phế

phẩm không ít, cho nên việc tận dụng nguồn chat đốt thực vật dé làm nguồn nhiênliệu đốt thay thé các nhiên liệu khác cho hệ thông hóa gas củi vụn là rất phù hợp,giảm được một phan chi phí về năng lượng, làm cho hệ thống hóa gas từ củi vụn

được phô biến hơn

3.1.2 Tính chất nhiên liệu đốt/TL7/

- Nhiên liệu đốt có thể chia làm 3 nhóm:

+ Nhiên liệu gốc dầu hỏa: dau diesel, dau ma-zut (F.O=Fuel oil ), hay khí đốt,

công thức hóa học chung là C, Hy.

+ Than đá: gốc nhiên liệu hóa thạch ( fossil ) Công thức chung là C,HyO, mà

thành phan chủ yêu là Cacbon ( C ) thể rắn

+ Nhiên liệu gốc sinh khối ( biomass ): củi, trau, cù bap, vỏ đậu phộng công

thức chung cũng là C,HyC, nhưng Cacbon ( C ) nam trong các hợp chất dé bốc hơi

với nhiệt độ từ 150°C trở lên, gọi là chất bốc (volatile matter), từ thông dụng gọi

là khói.

- Nói chung thành phần nguyên tố hóa học của tat cả các nguyên liệu đều có:

-11-+ Thành phan cháy được: C, Hp, S.

+ Thành phần không cháy: O;, No, Tro

Ta biết rằng đại lượng đặc trưng quan trọng của nhiên liệu là nhiệt lượng cháy

của nó Đó là nhiệt lượng do quá trình cháy C thành CO hoặc CO;, H thành HạO,

và S thành SO; sinh ra.

3.1.3 Nhiệt tri/TL7/

Nhiệt trị trung bình của củi khoảng 4630 kcal/kg (tương đương 19,73 MJ/kg )

nó sap xi bằng 1/2 nhiệt trị của dầu hỏa ( 36 MJ/kg ) và gần bằng 4/3 nhiệt trị của

trâu ( 14 MJ/kg ) Như vậy ước tính cứ 1 kg củi khi cháy cho ra một nhiệt lượngtương đương 1,25 kg trau hay 0,5 kg dau hỏa

Nhiệt trị thấp trung bình của củi vào khoảng 13258kJ/kg nhiệt trị này khác với

nhiệt trị cao là do hơi nước sinh ra trong quá trình cháy.

Nhiệt trị cao, bao gồm cả nhiệt lượng trong hơi nước, chỉ dùng được khi hơi

nước bị ngưng tụ lại Nhiệt trị thấp, không ké nhiệt lượng chứa trong hơi nước,

thường dùng trong tính toán thực tế, vì khói lò không được ngưng tụ

-

12-3.1.4 Phân tích thành phần hóa học của củi ( gỗ )/TL1/

Gỗ có thành phần hóa học chủ yếu là Xenlulo, Henmixenlulo, linhin và một sốchat vô cơ dang tinh thé chứa trong các ruột tế bào gỗ, những tính chất vô cơ này

khi nhiên liệu cháy hoàn toàn sẽ tồn tại đưới dạng tro Do đó thành phần hóa họccủa gỗ có thé nói bao gồm: C, H, N, O và tro Thành phần nguyên tổ hóa học của

gỗ không phụ thuộc vào loại gỗ, vị trí của gỗ trong thân cây, điều kiện sinh trưởng

hoặc tuôi thọ cây, nó tương đối như nhau và qua nghiên cứu người ta có tỉ lệ thành

phần nguyên tố hóa học của gỗ như sau:

3.2 Lý thuyết hóa gas từ củi (biomas)/TL3,TL4, TL6/

3.2.1 Sự hóa øas nguyên liệu củi:

Sự hóa gas bao gồm các quá trình chuyền đôi thành phần hữu cơ của củi thànhnhững sản phẩm khí, bỏ lại các phần thuộc cấu tạo khoáng chất của củi

Các phản ứng trong buồng đốt:

- Phản ứng đốt cháy:

C +O, = CO; + 393800 (KJ/kg-mol).

- Phan ứng phan hủy hơi nước:

C + HO = CO + H; - 13100 (KJ/kg-mol).

- Phan ứng phân hủy cacbonic:

C + CO; = 2.CO - 172600 (KJ/kg-mol).

- Phản ứng chuyên CO thành CO; bằng hơi nước:

CO+H,0 = CO; + H; + 41200 ( KJ/kg-mol).

- Phản ứng tạo mêtan:

-

13-C + 2.H,= 13-CH¿ + 2500 (KJ/kg-mol).

3.2.2 Qua trình hóa gas: ¬ ; ¬ Quá trình hóa gas là một sự biên đôi căn bản của khôi các chât răn: gô, vỏ,

-cành, ngọn, các phế liệu trong công nghiệp, nông nghiệp thành hỗn hợp khí dễ

cháy Sự biến đổi này thực hiện quá trình cháy không hoàn toàn, mà giữ sao chocòn chứa các chất khí như: carbon, hydrogen, oxygen Sự cháy không hoàn toàn

sẽ tạo ra carbonmonoxide(CO), hydrogen (H; ), cả hai loại khí này có tính cháy rấttốt

3.2.3 Ích lợi của việc hóa gas:

Khối nguyên liệu rắn thường thì bat lợi, có hiệu suất sử dụng kém, chỉ có thểdùng trong một vài ứng dụng giới hạn Sự cháy thường dược sử dụng nhiệt độ trực

tiếp cho việc nấu ăn, phạm vi sử dụng nhiệt lượng Tuy nhiên nếu sử dụng trựctiếp như vậy thì nhiệt năng hiệu dụng chỉ đạt khoảng 30% Trong khi đó, nếu dùng

một lượng gỗ được đốt cháy không hoàn toàn bằng nhiệt thì cho ra các chất

hydrocarbua, chat này được dẫn qua than gỗ nóng đỏ khoảng ( 900 — 1000 °C) sẽphân giải thành các hỗn hợp:

20%CO 10%CO; 2%CH¿

18%; 50%N;

Với 1 tan gỗ được đốt cháy hoàn toàn sẽ cho ra khoảng (800 — 1000)mỶ khí với

khả năng tỏa nhiệt 3.500Kcal/m’ thì nó sẽ tương đương với khoảng 300 lit dau.Trích: Phương thức hóa học ứng dụng trong sản xuất đời sống — NXB TP Hồ

Chí Minh — Pham Đình Tri - 1993.

Với nguồn nhiệt lượng này, động cơ làm việc tốt và đạt hiệu suất cao hơn Thậtvậy khi sử dụng hỗn hợp hóa gas thay thé cho không khí môi trường thì công suất

tăng lên đáng kê Bởi vì khi đó sẽ làm cho quá trình cháy, sinh công xảy ra mãnhliệt và hoàn toàn hơn.

3.2.4 Ứng dụng hỗn hợp gas cung cấp cho động cơ đốt trong diesel:

Trong trường hợp động cơ sinh công, hỗn hợp gas được đốt cháy cơ bản bêntrong động cơ Động cơ cũng phải dùng dầu DO cho quá trình sinh công Chúng takhông thể sử dụng hoàn toàn hỗn hợp sinh khí thay thế cho dầu, bởi vì chúngkhông tự cháy ở điều kiện nhiệt độ và áp suất bên trong động cơ Do đó, sự phun

-

14-sương nhiên liệu cho động cơ sinh công ở cuối thời kỳ nén là một điều rất cần

thiết

3.3 Giới thiệu về một số dạng lò đốt hiện nay/TL3, TL4, TL5, TL10/

3.3.1 Lò đốt trau ghi bậc nghiêng với buồng đốt trụ

- Cấu tạo:

Lò có một buồng đốt dưới hình hộp, có kết cầu tương tự như các mẫu lò trâu

đang sử dụng Điểm khác biệt là có thêm buồng đốt trên hình trụ, làm nhiệm vụlắng tro và tăng cường khả năng cháy chất bốc

Hình 1 Lò đốt trâu ghi nghiêng buồng trụ

1 Ghi lò 2 Cửa điều chỉnh

3 Phéu đựng trau 4 Buong đốt hình trụ

5 Nắp buồng dot 6 Ông lấy nhiệt

1 Đường gió thứ cấp § Cửa lấy nhiệt

9 Buong đốt chính 10 Tam cào tro

A Buông chứa tro B Không gian cháy

- Hoạt động:

Trau từ thùng chứa được nạp vào ghi lò qua cửa điều chỉnh Quá trình cháy diễn

ra trong vùng không gian của buồng đốt dưới Dưới tác dụng của lực hút quạt sấy,khí cháy được hút về phía trên Khi đi vào buồng đốt trên, gặp các đường gió thứ

cấp ( được nạp tiếp tuyến với hình trụ ) sẽ chuyển động về phía trên theo cácđường xoáy Điều này có tác dụng kéo dài thời gian lưu trú của các phần tử cháy

và chất bốc trong vùng cháy, làm cho quá trình cháy có khả năng xảy ra triệt để

hơn.

- Ưu điểm:

-15-Lò có kết cấu đơn giản, các phần tử và chất bay hơi trong vùng cháy kéo dài

hơn, làm cho quá trình cháy có khả năng xảy ra triệt để hơn, giảm được lượng tro

và tàn lửa xuất hiện ở cửa lấy nhiệt

- Khuyết điểm: „ - „

Thao tác nạp liệu tôn nhiêu công sức, gây mệt mỏi cho công nhân đôt lò, cung

cấp không đều sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất và năng suất lò

3.3.2 Lò đốt trau cháy ngược:

Đầu tiên bỏ vao ghi lò một ít than đã được đốt cháy, sau đó vỏ trau được cho

liên tục vào buồng chứa ( hốc chứa) và rơi xuống bởi trọng lực Miệng hốc chứakhông có nắp Khí trời được hút vào trong hốc chứa xuyên qua khắp bề mặt trấu

Sự cháy và hóa gas được bắt đầu và duy trì tại đây Khí cháy sẽ được quạt sấy hútđưa đến buồng sấy Tro sẽ lọt qua ghi lò và được lấy ra ngoài theo phương pháp

thủ công.

- Ưu điểm:

Đơn giản, dễ chế tạo được với dụng cụ chế tạo hiện có của nhiều cơ sở cơ khí

qui mô nhỏ, khí khói sạch, hiệu suat nhiệt cao, vận hành dé dang.

- lố

Khuyết điểm:

Thao tác nạp liệu và lấy tro còn thủ công, gây tốn nhiều công sức cho người vậnhành lò Cung cấp trâu không đều sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất nhiệt và năng suấtlò.

3.3.3 Lò đốt củi, cùi bắp cháy ngược (LDN)

- Cấu tạo:

Gồm có buống đốt hộp (BH) và buồng đồ trụ (BT) Buồng đốt (BH) có ghi lò

dạng phang, thăng đứng để tạo sự cháy ngược và một ghi ngang dùng dé thoát tro.Buông đốt (BT) có cau tao và nhiệm vụ tương tự như buồng đốt (BT) của lò đốttrâu

Hình 3: Lò đốt củi, cùi bắp cháy ngược (LĐN)

1 Cửa lấy tro 2,3 Ghi lò

4 Buong nhiên liệu 5 Buông xoáy

6 Ông dẫn khí cháy 7 Cửa quan sát

§ Ông gió thứ cấp

- Hoạt động:

Chất đốt là củi hoặc cùi bắp được nạp vào buồng nhiên liệu, không khí sơ cấpđược quạt say hút vào từ phía trên đi xuyên qua lớp nhiên liệu xuống phía dưới

nơi có ghi đứng Quá trình cháy sẽ xảy ra trong vùng không gian có ghi đứng này.

Khí cháy khi được hút qua buồng đốt trụ BT, gặp đường gió thứ cấp ( được nạptiếp tuyến với hình trụ ) sẽ chuyển động về phía trên theo các đường xoáy, có tac

dụng tương tự như ở lò trâu Ngoài ra nguyên lý cháy ngược, chất bốc sinh ratrong quá trình cháy nung nóng sẽ đi xuyên qua vùng cháy than có nhiệt độ cao,làm quá trình cháy xảy ra dé dàng hơn

5 Thùng chứa liệu 6 Bộ phận chứa than và sinh khí

7 Van khởi động 8 Ong xả động cơ

9 Lọc không khí 10 Van 3 ngả

11 Động cơ diezel 12 Bơm nước

b Nguyên tắc vận hành

s* Chuẩn bị:

- Phía bên trên ghi dé day than với kích thước từ 20+25mm, mục đích dé phân

giải các hyđrô-cacbon sinh ra khi cháy.

- Cho nguyên liệu thô, kích thước thích hợp vào thùng rồi mở van khởi động đến

- l8

-bộ phận sinh khí đồng thời mở các nút đậy 2 ống thông khí Tiến hành kiểm tra

dầu bôi trơn và nhiên liệu động cơ

s Khởi động:

- Dùng than cháy đỏ hay nhiên liệu đã được cháy cho vào thùng Khi động cơ

làm việc, quan sát trực tiếp từ 2 ống thông khí, nếu nguyên liệu đã cháy đỏ ở 2vùng này thì ta đóng dần van khởi động Mở các công tắc của bơm nước và chú ý

bơm có làm việc hay không, bằng cách quan sát ở các đường ống nước xả vềthùng Lúc nay van 3 ngả được đóng dan lại, vừa đóng ta vừa lắng nghe tiếng nỗ

của động cơ khi tiếng nỗ đều thì dừng lại Thường thì khóa đặt ở vị trí 75%

“+ Ngưng làm viéc:

- Ngắt phụ tải, van 3 ngả mở ra, tắc bơm nước đồng thời đậy các ông thông khí

lại.

- Cho động cơ làm việc 100% dầu, sau 3+5 phút rồi tắt

3.4 Phương pháp tính chi phí nhiên liệu /TL6/

“+ Chi phí nhiên liệu ta có thể do theo thé tích và ta tính theo trọng lượng.Phuơng pháp tính theo trọng lượng tránh được sai số theo tỷ trọng nên được dùng

+G: Chi phí nhiên liệu giờ ( kg/h).

+N: Công suất (kW )

3.5.2 Phương pháp so sánh hai số trung bình:

Được tiến hành theo các bước sau:

+Néu xX, -X, >u => Bác bỏ Hp, 2 số có sai khác.

+ Nếu |X:- X,|<u = Chấp nhận Hụ, 2 số không sai khác.

3.5.3 Các công thức tính hệ thống hóa gas:

- Diện tích xung quanh thùng:

Trong đó:

+R: Bán kính (mm).

+h: Chiều cao bộ phận lọc (mm).

- 20

-21-4 PHƯƠNG PHAP VÀ PHƯƠNG TIEN

4.1 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

4.1.1 Đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứ chính là hệ thống hóa gas củi vụn do Trung Tâm Năng

Lượng sản suất và cụm máy phát điện do công ty Vinappro sản suất

4.2.2 Phương pháp nghiên cứu:

Cho hệ thống hoạt động sau đó tiến hành đo đạc, xác định các thông số sau đây:

- _ Số vòng quay động co diesel : (vòng / phút)

- Chi phí nhiên liệu : (ml / phút).

- Chi phí nhiên liệu hóa gas : ( kg/giờ ).

- - Cường độ dòng điện : (Ampe).

- Dién thế : (Volt)

- Công suất : (kw )

- _ Xác định độ 4m củi vụn :(%)

- Xác định nhiệt độ trong và ngoài buồng đốt lieth?

4.2 Phuong pháp và dung cụ do:

4.2.1 Dụng cụ đo:

Bảng 3: Bảng kê dụng cụ phục vụ khảo nghiệm:

TT Tên dụng cụ Mã hiệu Thang đo

Nước sản xuất

1 | Ampere kiêm HioKi 3286, Nhat Max:600V,1000A

2 | Cân đông hô 10 kg Việt Nam 0+ 10kg

3 | Cân đồng hồ 5 kg Việt Nam 0+5 kg

-22-4 | Cân điện tử Sartorios, Đức 0+ 350g

5 | Đồng hồ bam giây Stop Watch, Nhật

6 | Đồng hồ do số vòng quay Testo 465, Đức 0 + 9999(v/ph)

7 | Dụng cụ lay mau gas phân tích

8 | Nhiệt kế đo nhiệt độ buông đốt CzuiNiK, Poland 0 + 1500°C

9 | Thiết bị do chi phí nhiên liệu Việt Nam

10 | Dụng cụ đo nhiệt độ bê mặt MiNiTEMP+w, Trung Quốc | -18+275°C, + 2°C

4.2.2 Xác định số vòng quay thực tế động cơ

Sau khi chuẩn bị xong các tình trạng kỹ thuật của động cơ, chúng ta tiến hành

khởi động hâm nóng động cơ đến nhiệt độ làm việc Dùng đồng hồ đo số vòng

3 Ông nhiên liệu

2 Khóa nhiên liệu.

4 Tay đỡ.

5 Ông đo chỉ phí nhiên liệu 6 Voi phun

7 Nap thùng nhiên liệu

Khi khóa nhiên liệu mở, nhiên liệu từ thùng sẽ cung cấp cho bơm, đồng thời

cung cấp cho cốc đựng nhiên liệu Khi do chi phí nhiên liệu, ta đóng khóa nhiên

liệu lại không cho nhiên liệu từ thùng dẫn đến động cơ mà ta chỉ thấy nhiên liệu từ

- 23%

cốc đựng nhiên liệu cung cấp cho động co Lúc này, ta vừa dong khóa nhiên liệuvừa đọc mức nhiên liệu trên cốc lần thứ nhất và dùng đồng hồ bam giây cho động

cơ hoạt động đúng 60 giây ta đọc mức nhiên liệu lần thứ hai Chi phí nhiên liệu

chính là hiệu số giữa mức nhiên liệu lần thứ hai và lần thứ nhất

4.2.4 Xác định thành phan gas:

s Mau gas dùng dé phân tích được thu nhận bằng dung cụ lấy mẫu như hình6.

Hình 6 Dụng cụ lay mẫu gas:

1 Thành bình gas 2 Ông lấy gas ra phân tích

3 Cửa gas vào bình 4 Nut đậy 1.

5 Đường gas ra 6 Num van 1.

7 Num van 2 8 Nut day 2.

9 Cửa thông 2.

s Phương pháp lay mẫu:

Sau khi cho hệ thống hóa gas hoạt động ôn định (khoảng 20 phút), ta rút ống dẫn

gas ra khỏi động cơ gắn vào 1 trong 2 đầu dẫn của bình chứa gas phân tích, sau

một thời gian lượng gas chiếm day thẻ tích bình chứa và di ra ngoài không khí ởống dẫn còn lại ( đầu hở) Sau đó, ta lấy nút đậy, đậy đầu ống hở trước rồi tiếp tụcrút ông dẫn gas ra khỏi bình chứa và ngay lập tức lấy nút đậy còn lại chặn kín bìnhgas không cho gas ra ngoài Đề dam bảo gas không ra ngoài ta tiền hành kiểm trabằng cách sau khi lấy mẫu gas xong ta cho cả bình gas vào thùng nước, nếu gas bị

xì thì suất hiện bọt khí trên mặt nước, nếu không có hiện tương gì thì tiến hànhđem mẫu gas tới trung tâm phân tích Trong trường hợp có hiện tượng gas bị xì ta

- 24

-khắc phục bằng cách tại vị trí xì gas ta dùng xylicon gián vào và tiến hành lấy gaslại như trên và tiếp tục kiêm tra dé đảm bảo gas không ra ngoài không khí

“ Phuong phap phan tich:

Sau khi lấy mẫu và kiểm tra mau xong ta tiến hành mang mẫu gas tới Trung

Tâm Nghiên cứu và Phát triển Chế biến Dầu Khí (RDCPP) đề phân tích Mẫu gasđược phân tích theo phương pháp ASTMD1945.

4.2.5 Xác định điện thế, cường độ dòng điện và công suất

Điện thế, cường độ dòng điện và công suất xác định trực tiếp trên ampe kiềm

4.3 Phương pháp khử sai số

Gọi Xj, X> X, là loạt số liệu đọc được, trong đó có X; là giá trị đột xuất (giá

trị nghi ngờ mắc phải do sai số thô) thì ta tính toán và khử như sau:

+ Néuv>v bảng Suy ra loại bỏ Xmax Ngược lai không loại bỏ được

4.4 Phương pháp lấy số liệu

Ta cho động cơ hoạt động hoàn toàn với dầu Sau đó, cho động cơ hoạt động kết

hợp dầu với củi vụn để so sánh chỉ phí nhiên liệu riêng của nó Cho động cơ hoạtđộng ổn định, cứ sau 10 phút ta lấy số liệu một lần

-25-5 THỰC HIỆN ĐÈ TÀI

5.1 Tìm hiểu hệ thống hóa gas từ củi

Hệ thống hóa gas từ củi vụn được dùng cho quá trình khảo nghiệm của đề tài do

Trung tâm Năng lượng & Máy Nông Nghiệp Trường DHNL TPHCM thiết kế vàchế tạo

5.1.1 Cấu tạo hệ thống hóa gas:

“ Cau tạo hệ thống hoá gas từ củi vụn được trình bày qua hình ( 7 ) bao gồm

Động cơ điezel

Ông thông gió

Bộ lọc không khí vào.

Bộ phận lọc tỉnh.

Oo NY Nn WD = Buong hóa gas

11 Ong hút của bom nước

s* Hệ thông đường ông và van:

- _ Đường ống dẫn nước lọc và hỗn hợp gas (đ )

- Van ba ngã (e).

s* Bo phận phụ tai(f).

a Cấu tạo bộ phận hóa ga (hình 8):

+* Nhiệm vụ: Chứa nguyên liệu hóa gas, tao và duy tri sự cháy không hoàn toàn

trong thùng và sinh ra hỗn hợp gas

s* Cấu tạo bộ phận hóa gas chia làm hai bộ phận chính đó là:

+ Chế tao từ thép dày 5mm, là không gian chứa hỗn hợp gas tạo thành sau khi

qua lớp than để đến đường ống dẫn đến bộ phận lọc

1 Bộ phận tháo lấy tro 2 Cửa lấy tro, than.

3 Ghi lo 4 Ong thông hoi

5 Vong bich 6 Vo thung hoa gas.

7 Vùng chứa nguyên liệu 8 Lớp cách nhiệt.

9 Cửa cấp và chúa liệu 10 Ông dẫn hỗn hợp gas ra

s* Hoạt động: Thiết bị này gồm có 3 xi lanh đồng tâm Giữa 2 xi lanh ngoài là lớp

cách nhiệt Cui vụn được đựng trong xi lanh trong cùng và được đỡ bởi một ghi lò

có định Khi hệ thống hoạt động không khí được hút từ phần đỉnh được, phần

không khí này sẽ xuyên qua toàn bộ bề mặt củi dé duy tri sự cháy không hoàn toàntạo ra gas Gas đi xuống ghi lò rồi đi lên khe hở giữa 2 xi lanh theo hệ thống

đường ống đi vào hệ thống lọc Bộ phận hóa gas có thể chia thành một số khu vực

Sau:

- Vung nung nóng: Tại vùng này nhiệt độ tăng dần nên hơi 4m trong củi đượcbốc ra

- Vung nhiệt phân: Nhiệt độ tăng nhanh (200-450°C), những chất dễ bay hơi

được bay di tạo thành khói.

- 28

Vung cháy than: Oxy được tiêu thụ nhanh chóng sinh ra cacbonic và nước.

Nhiệt độ vùng này cao nhất (450-750°C) do nhiệt lượng được giải phóng từ phảnứng đốt cháy

b Cấu tạo bộ phận lọc thô (hình 9):

* Nhiệm vụ: Dùng lọc hỗn hợp gas sinh ra dé lay di các hat tro, bụi lớn va nặngtrong hỗn hợp gas dưới tác dụng của vòi phun nước và vải lọc

s%* Cấu tạo: Được chế tạo từ thép tầm dày 2mm

_10 8

: 8

SL.

8

SS 4

1 Ong dẫn nước vẻ thùng chứa 2 Thùng lọc

3 Hướng luông gas qua thùng lọc 4 Khung sắt

5 Lưới lọc 6 6 lõi thép ® 6.

1 Ôc nối giữa nắp và thùng lọc 8 Ong thông hơi

9 Bu lông nối giữa 2 mặt bích 10 Ông dẫn gas ra khỏi thùng lọc

11 Ông dan hỗn hợp gas vào thùng lọc 12 Ông dẫn nước về thùng chứa

s Hoạt động: Hỗn hợp gas sau khi qua đường ống đến bộ phận lọc đồng thời

nước cũng được bơm và phun vào hỗn hợp gas trước khi tới thùng lọc, khi tớithùng lọc các hạt tro và bụi lớn một phần theo nước về thùng chứa một phần sẽ

được giữ lại trên bề mặt vải lọc Sau khi lọc xong gas tiép tục di đến bộ phận lọc

-20-tinh.

c Cấu tạo bộ phận lọc tinh (hình 10):

+* Nhiệm vụ: Dùng lọc hỗn hop gas lần hai nhằm mục dich loc va giữ lại các

hạt tro và bụi nhỏ mà bộ phận lọc thô chưa lọc hết được

s Hoạt động: Hỗn hợp gas sau khi ra khỏi bộ phận lọc thô, tiếp tục theo

đường ống đi tới bộ phận lọc tinh Hỗn hợp gas đi vào phần đỉnh của bộ phận lọc

tinh, gas sau khi di qua lớp lưới lọc đi ra khỏi bộ phận lọc va đi vào động cơ.

d Đường ống nối dẫn nước lọc và hỗn hợp gas (hình 11):

“ Nhiệm vụ: Dẫn nước lọc và hỗn hợp gas tới bộ phận lọc thô

“ Cau tạo: Thép ống © 60, dày 4mm

- 30

-4 bu lông M12x30 60 -4 bu lông M12x-45

Hướng nước,

Hình 11 Cau tạo đường ống nối

1.Ong dẫn nước 2 Nối 3 chạc

3 Thanh đỡ 4 Ông dẫn hỗn hợp gas + nước

5.Ong dẫn hỗn hợp gasi 6 Đầu nối

s* Hoạt động: Nước lọc được động cơ bơm va dẫn vào đường ống, ở cuốiđoạn ống dẫn nước đặt vòi phun đạng tia ( ba lỗ), khi hỗn hợp gas từ trên đi xuống

và gặp nước hỗn hợp này sẽ đi vào thùng lọc thô

e Van ba ngã ( hình 12 )

s* Nhiệm vụ: Dùng dé điều chỉnh lượng không khí ngoài trời vào buồng đốt

của động cơ cho thích hợp khi dùng kết hợp với gas

s* Cau tao:

1 Ong dẫn hỗn hợp gas và 2 Co noi

khí trời vào buồng dot 4 Cửa khóa