NGHIÊN cứu PHÁT TRIỂN lò đốt CÔNG NGHIỆP sử DỤNG NHIÊN LIỆU SINH KHỐI (TRẤU) PHỤC vụ NUNG GẠCH

Đề tài đã nhận đ ợc sự hỗ trợ c a Tr ờng Đại học S phạm Kỹ thuật Tp.. Hồ Chí Minh phòng thí nghiệm REME, cơ sở gia công cơ khí Thành Tâm Tp.. Sóc Trăng và thử nghiệm tại cơ sở sản xuất g

vG V n t c khí hóa, đ c chọn trên c s thực nghi m

L H s tr lực c a l p nhiên li u, l ph thu c vào h s Reynolds

ix

M C L C

XÁC NH N C A CÁN B H NG D N i

L I CAε ĐOAN iv

L I C ε N v

TÓM T T vi

ABSTRACT vii

CH NG 1: GI I THI U 1

1.1 Đặt v n đề 1

1.2 ụ nghĩa khoa học và thực ti n c a đề tài 2

1.3 M c tiêu nghiên c u c a đề tài 3

1.ζ Đ i t ng và ph m vi nghiên c u 3

1.ζ.1 Đ i t ng nghiên c u 4

1.4.2 Ph m vi nghiên c u 4

1.η Ph ng pháp nghiên c u 4

1.6 N i dung nghiên c u c a đề tài 4

CH NG 2: T NG QUAN 6

2.1 Cơy lúa n c Vi t Nam 6

2.1.1 Ngu n g c 6

2.1.2 Tình hình lúa t i Vi t Nam 7

2.2 Tr u 8

2.2.1 Lịch sử - ngu n g c 8

2.2.2 Thành phần hóa học c a v tr u 8

2.3 Tình hình sử d ng tr u n c ta 10

2.4 ng d ng từ v tr u 12

x

2.4.1 Sử d ng v tr u làm ch t đ t 12

2.4.2 Sử d ng v tr u làm c i tr u 13

2.4.3 Dùng v tr u đ s n xu t gas sinh học (Trấu hoá khí) 13

2.4.4 Các ng d ng c a tro tr u 14

2.4.5 Sử d ng v tr u làm ch t đ t cung c p cho nhà máy nhi t đi n 14

2.η Năng l ng sinh kh i 16

2.5.1 Khái ni m sinh kh i 16

2.5.2 Vai trò c a sinh kh i 16

2.6 Các nghiên c u hóa Gas từ tr u trên th gi i và Vi t Nam 17

2.6.1 Tình hình nghiên c u hóa gas tr u các n c trên th gi i 17

2.6.1.1 H th ng hóa gas vƠ đ t gas sử d ng cho h gia đình hoặc s n xu t nh 17

2.6.1.2 H th ng hóa gas tr u đ ch y đ ng c vƠ phát đi n 18

2.6.2 Tình hình nghiên c u hóa gas tr u Vi t Nam 20

2.6.2.1 H th ng hóa gas vƠ đ t gas sử d ng cho h gia đình 20

2.6.2.2 Sử d ng lò tr u hóa khí đ s y lúa 22

2.6.2.3 H th ng hóa gas tr ấu đ nung g m 22

2.6.2.4 H th ng hóa gas tr ấu c a Nguy n Thanh Quang (ĐHBK - ĐN) 24

2.7 Những v n đề t n t i c a lò 25

CH NG 3: C S LÝ THUY T 26

3.1 Các ki u thi t bị hóa gas 26

3.1.1 Ki u hóa gas đi lên 26

3.1.2 Kiểu gas đi xuông 26

3.1.3 Kiểu gas đi ngang 27

3.1.4 Kiểu phơn tơng gas đi xuông 27

3.1.5 Kiểu tơng sôi 28

3.2 Nguyên lỦ hóa gas đ chuy n đ i năng l ng sinh kh i 29

3.2.1 V̀ng cháy 29

xi

3.2.2 V̀ng khử 29

3.2.3 V̀ng nhi t phơn 29

3.3 Các y u t nh h ng t i quá trình khí hóa sinh kh i 30

3.3.1 nh h ng c a áp su t 30

3.3.2 nh h ng c a nhi t đ 30

3.3.3 nh h ng c a nguyên li u 30

3.3.4 nh h ng c a nhựa 31

3.3.5 nh h ng c a tro 31

3.3.6 nh h ng c a kích th c h t sinh kh i 31

3.4 Công th c dùng tính toán lò tr u hóa khí gas 31

CH NG 4: YểU C U VĨ PH NG ÁN THI T K 40

4.1 Yêu cầu lò nung g ch Hoffman 40

4.1.1 Yêu cầu thi t k 40

ζ.1.2 Nguyên lỦ lò đ t tr u đề xu t 41

ζ.2 Các ph ng án thi t k 41

ζ.2.1 Ph ng án 1 41

4.2.1.1 K t c u 41

4.2.1.2 Nguyên lý ho t đ ng 42

4.2.1.3 Ch t o thử nghi m mô hình lò 42

ζ.2.2 Ph ng án 1 c i ti n 43

4.2.2.1 K t c u 43

4.2.2.2 Nguyên lý ho t đ ng 44

4.2.2.3 Ch t o thử nghi m mô hình lò 45

ζ.2.3 Ph ng án 2 45

4.2.3.1 K t c u 45

4.2.3.2 Nguyên lý ho t đ ng 46

4.2.3.3 Ch t o thử nghi m 47

xii

ζ.2.ζ Ph ng án 3 48

4.2.4.1 K t c u 48

4.2.4.2 Nguyên lý ho t đ ng 49

4.2.4.3 Ch t o và thử nghi m 50

ζ.2.η Ph ng án 3 c i ti n 51

4.2.5.1 K t c u 51

4.2.5.2 Nguyên lý ho t đ ng 52

4.2.5.3 Mô hình 3D c a lò đ t 53

4.3 Yêu cầu m ch đi n điều khi n lò 54

4.3.1 Yêu cầu thi t bị đi n c a m ch điều khi n lò tr u hóa gas 54

4.3.2 Yêu cầu chu trình v n hành 55

CH NG 5: TÍNH TOÁN, THI T K VÀ CH T O Lọ Đ T TR U HÓA GAS 56

5.1 Y u t thông s đầu vƠo vƠ đầu ra lò đ t tr u hóa gas 56

η.2 C s tính toán các c m thi t bị chính c a lò tr u hóa gas 58

5.2.1 Tính toán các thông s c a quá trình khí hóa 58

η.2.1.1 δ ng không khí lý thuy t cần thi t đ đ t cháy 1 kg tr u 58

5.2.1.2 Th tích không khí cần thi t đ hóa khí 1kg tr u [52] 59

5.2.1.3 Kh i l ng không khí cần thi t đ hóa khí 1kg tr u 59

5.2.1.4 Nhi t trị c a tr u 60

5.2.1.5 Tính thông s khí gas ra 60

η.2.2 δ ng khí s ch tiêu hao 64

η.2.3 δ ng tr u tiêu hao cần thi t trong 1 gi 64

5.3 Tính toán lò ph n ng hóa khí 65

η.3.1 S đ kh i t ng quát lò ph n ng hóa khí 65

5.3.2.1 Chiều cao lò ph n ng 66

η.3.2.2 Đ ng kính bu ng ph n ng 66

xiii

5.3.2.3 Th tích không khí cần thi t cho quá trình khí hóa 67

5.3.2.4 T c đ r ng c a dòng khí 67

5.3.2.5 V n t c gas ra kh i bu ng ph n ng 67

5.3.2.6 Th tích c a lò ph n ng hóa khí 68

5.3.2.7 Chiều cao t ng c a lò ph n ng hóa khí 69

5.3.2.8 Tính cách nhi t cho lò ph n ng hóa khí 69

5.3.2.8.1 Lựa chọn c u trúc v thi t bị và v t li u cách nhi t 69

5.3.2.8.2 Tính cách nhi t thi t bị 71

5.3.2.9 T c đ cháy thành tro c a tr u 75

5.3.3 Tính h th ng t i tr u 76

5.3.4 Tính toán bu ng tháo tro 79

5.3.5 Tính toán cho ph u c p tr u 82

5.3.6 Qu t c p gió 82

η.3.7 εôt rung 83

5.3.9 Tính h th ng kh a mặt tr u 86

5.3.10 Tính hi u su t c a lò đ t tr u hóa gas 87

5.4 Thi t k t ng quát k t c u lò đ t tr u hóa gas 88

5.5 Thi t k chi ti t lò đ t tr u hóa gas 89

5.5.1 Ph u c p tr u 89

5.5.2 H th ng t i tr u 89

5.5.3 Qu t c p gió 90

5.5.4 Van an toàn 90

5.5.5 H th ng d n khí 90

5.5.6 Cửa đ t khí gas 91

5.5.7 Khung lò 91

5.5.8 H th ng tháo tro 91

5.5.9 H th ng điều ki n thanh g t tr u 91

xiv

5.5.10 Bình n áp khí gas 91

5.5.11 H th ng đi n điều khi n 92

5.5.12 H th ng bánh xe di đ ng 93

5.5.13 Khung b o v 93

5.5.14 Cửa m i lửa 93

5.5.15 H th ng di chuy n lò 94

η.η.16 Đ ng c rung 94

5.5.17 Ghi lò 94

5.5.18 Thân lò 94

CH NG 6: K T QU VÀ ĐÁNH GIÁ 96

6.1 K t qu 96

6.2 Đánh giá ho t đ ng c a lò 96

C H NG 7: K T LU N VÀ KI N NGH 102

7.1 K t lu n 102

7.2 Ki n nghị 102

- Các nghiên c u sau nên nâng cao công su t lò đ t h n nữa đ ph c v các ngành công nghi p và có th gi m công su t lò sử d ng cho h gia đình nh ng c p tr u liên t c và tháo tro liên t c 102

TÀI LI U THAM KH O 103

xv

DANH M C HÌNH

Hình 2.1: Cây lúa (oryzasativa) 6

Hình 2.2: S n l ng g o Vi t Nam [49] 7

Hình 2.3: δúa tr c và sau khi thu ho ch 7

Hình 2.4: Thành phần h t lúa 8

Hình 2.5: Ngu n tr u r t d i dào 11

Hình 2.6: Tr ấu đ ra sông gây lãng phí và ô nhi m nghiêm trọng [54] 11

Hình 2.7: Tr u đ c đ t trực ti p đ nung g ch 12

Hình 2.8: Kh i th i ra từ lò g ch đ t tr u trực ti p 12

Hình 2.9: Tr ấu làm ch t đ t trong sinh ho t hàng ngày 12

Hình 2.10: Máy ép và thanh c i tr u 13

Hình 2.11: B p qui mô h gia đình trấu hóa khí [12] 13

Hình 2.12: Nguyên lý B p qui mô h gia đình trấu hóa khí [12] 14

Hình 2.13: Tr u làm thành phần c a xi măng [1ζ] 14

Hình 2.14: Dùng tro tr ng s n xu t aerogel [15] 14

Hình 2.15: Dự án nhà máy nhi t đi n 15

Hình 2.16: Nguyên lý ho t đ ng c a nhà máy nhi t đi n [50] 16

Hình 2.17: B p lò gas tr u dùng n u ăn trong h gia đình 18

Hình 2.18: Hình nguyên lý b p lò gas tr u dùng n u ăn trong h gia đình 18

Hình 2.19: H th ng tr u hóa khí Italia [22] 19

Hình 2.20: H tr ấu hóa khí 60kW Trung Qu c [23] 19

Hình 2.21: H tr ấu hóa khí 15kW Thái Lan [24] 20

Hình 2.22: B p gas tr ấu c a giáo s Trần Bình [25] 20

xvi

Hình 2.23: B p tr ấu c i ti n c a Quân khu 9 [26] 21

Hình 2.24: Nguyên lý ho t đ ng b p quân khu 9 và b p gas tr u c a Trần Bình 21

Hình 2.25: H th ng s y lúa bằng tr u hoá khí 22

Hình 2.26: Lò khí hóa tr ấu c a n Đ 23

Hình 2.27: S đ k t c u c a h th ng 23

Hình 2.28: Hình lò khí hóa Nguy n Thanh Quang (ĐHBK-ĐN) 25

Hình 3.1:Ki u hóa ga đi lên [28] 26

Hình 3.2: Ki u hóa gas đi xu ng [28] 26

Hình 3.3: Ki u hóa gas ngang [28] 27

Hình 3.4: Hóa gas ki u phân tầng gas đi xu ng 28

Hình 3.5: Hóa gas ki u tần sôi [28] 28

Hình 4.1:B n v mặt đ ng và mặt c t c a lò g ch Hoffman 40

Hình 4.2: S đ nguyên lỦ đ t lửa vòng c a lò hoffman 40

Hình 4.3: S đ nguyên lý tr u cháy theo ki u nghịch dòng 41

Hình 4.4: K t c u lò ph ng án 1 42

Hình 4.5: Thử nghi m lò ph ng án 1 43

Hình 4.6: K t c u lò ph ng án 1 c i ti n 44

Hình 4.7: Thử nghi m lò ph ng án 1 c i ti n 45

Hình 4.8: K t c u lò ph ng án 2 46

Hình 4.9: Thử nghi m lò ph ng án 2 47

Hình 4.10: K t c u lò ph ng án 3 48

Hình 4.11:Thử nghi m lò ph ng án 3 50

Hình 4.12: K t c u lò ph ng án 3 c i ti n 51

Hình 4.13: Mô hình k t c u c a lò khí hóa tr u đề tài này 53

Hình 4.14: Mô hình k t c u c a lò khí hóa tr ấu đề tài này 54

Hình 5.1: B n v mặt đ ng và mặt c t c a lò g ch Hoffman 57

Hình 5.2: S đ kh i h th ng tr u hóa gas c p nhiên li u liên t c cho lò đ t g ch 65

xvii

Hình 5.3: S đ c u trúc v thi t bị hóa khí [52] 70

Hình 5.4: S đ truyền nhi t qua vách 72

Hình 5.5: Tháo tro bằng vít t i ki u liên t c 79

Hình 5.6: Ki u máng vít t i tro 79

Hình 5.7: Hình thông s qu t c p gió cho bu ng ph n ng tr u hóa gas 82

Hình 5.8: εôt rung tr u và tro 84

Hình 5.9: C u t o t ng quát lò đ t tr u hóa khí 89

Hình 5.10: Ph u c p tr u 89

Hình 5.11: H th ng vít t i tr u 90

Hình 5.12: Qu t c p gió cho bu ng đ t tr u hóa gas 90

Hình 5.13 : Van an toàn cho lò và bình n áp 90

Hình 5.14: H th ng ng d n gas 90

Hình 5.15: Cửa đ t khí gas ra 91

Hình 5.16: Khung lò di đ ng lò đ t tr u hóa gas 91

Hình 5.17: H th ng vít tháo tro lò đ t tr u hóa gas 91

Hình 5.18: H th ng g t tr u đ kh a bằng mặt tr u c p vƠo lò đ t 91

Hình 5.19: Bình n áp khí gas 92

Hình 5.20: T điều ki n đi n ho t đ ng lò đ t tr u hóa gas 92

Hình 5.21: M ch đ ng lực lò đ t tr u hóa gas 92

Hình 5.22: M ch điều khi n lò đ t tr u hóa gas 93

Hình 5.23: Bánh xe di chuy n lò tr u hóa gas 93

Hình 5.24: Khung b o v lò nung lò tr u hóa gas 93

Hình 5.25: Cửa m i lửa đ đ t lò tr u hóa gas 94

Hình 5.26: H th ng d n đ ng đ di chuy n lò đ t 94

Hình 5.27: Đ ng c rung tr u và tro 94

Hình 5.28: Ghi lò tr u hóa gas 94

Hình 5.29: Thân lò tr u hóa gas 95

xviii

Hình 6.1: Lò nung g ch bằng ph ng pháp Tr u hóa khí 96

Hình 6.2: Chu n lò bị nung khoang g ch 96

Hình 6.3: Kh i (gas) t i cửa đ t 97

Hình 6.4: Ngọn lửa r t mãnh li t, có th có màu tr ng sáng, mƠu đ 97

Hình 6.5: Ngọn lửa tr ng, m nh do có sự điều chỉnh 2 cách b m đ thu thêm m t l ng khí Oxy môi tr ng 98

Hình 6.6: Tr u cháy hoƠn toƠn trong quá trình đ t lò nung 98

Hình 6.7: Nhi t đ t trong lò g ch trên 10000 C 98

Hình 6.8: G ch nung bằng công ngh Tr u hóa gas 99

xix

DANH M C B NG

B ng 2.1 Phơn tốch nguyên tô trong trấu [9] 9

B ng 2.2 Phơn tốch thanh phơn trong v trấu [9] 10

B ng 5.1 Thành phần các ch t có trong tr u [29] 60

B ng 5.2 Thành phần khí trong khói và giá trị nhi t c a các khí [32]: 63

B ng 5.3 T ng k t các k t qu tính toán nhiên li u vƠ kích th c lò đ t 75

B ng 5.4 Thông s qu t c p gió tham kh o thị tr ng 82

B ng 5.5 Thông s qu t c p gió cho cho lò nung 83

B ng 5.6 B ng thông s đ ng c rung 84

xx

1

1.1 Đặt v n đ

Vi t Nam lƠ n c đ ng th hai trên th gi i về xu t kh u g o trong những năm

gần đơy [1] Theo Hi p h i δ ng thực Vi t Nam (VFA) cho bi t, k t qu xu t kh u

g o c a Vi t Nam năm 2013 đ t 7,720 tri u t n [1] v i những thị tr ng xu t kh u g o chính c a Vi t Nam trong năm 2013 lƠ Trung Qu c, Malaysia, Philippines, Singapore,

H ng Kông và B bi n Ngà Trong các n c trên Trung Qu c v n lƠ n c nh p kh u

g o l n nh t c a Vi t Nam h n 2,1η tri u t n g o, trị giá 901,86 tri u USD, tăng 3,21%

về kh i l ng và 0,38% về giá trị, chi m 30,83% t ng kim ng ch xu t kh u g o c a

Vi t Nam [2]

Nhiên li u sinh kh i (biomass) từ ph ph m nông nghi p, lâm nghi p: nh tr u,

r m r , m̀n c a, c i, hầu h t đƣ vƠ đang đ c sử d ng r t ph bi n các vùng nông thôn c a n c ta, đ làm ch t đ t trong đun n u sinh ho t hàng ngày Trong s n xu t công nghi p, các lò đ t truyền th ng sử d ng nhiên li u sinh kh i này do s n sinh nhiều kh i, khí đ c và có hi u su t đ t cháy th p Ngoài ra, m t l ng l n nhi t c a quá trình cháy t n th t và do phơn tán ra môi tr ng Các th ng kê cho th y s ng i

tử vong do ô nhi m khí đ c khi đun n u có th lên đ n 1,5 tri u - 1,6 tri u ng i trong

m i năm) [3] Về c b n nhiên li u sinh kh i khi đ t cháy hoàn toàn cho ra các s n

ph m ch a N2,h i n c, CO2,và O2 thừa Trong quá trình đ t có th x y ra quá trình

đ t y m khí nhiên li u (khí hóa) c p d nhiên li u hay nói cách khác là c p thi u oxy cho quá trình cháy Đơy là quá trình cháy không hoàn toàn và s n ph m khí thu đ c là

h n h p các khí nh CO, H2, m t ít khí mê tan CH4

Hi n nay, công ngh năng l ng sinh kh i không chỉ thay th phần nào cho năng l ng hóa th ch mà còn góp phần đáng k trong vi c xử lý rác th i, ngu n ph

th i từ ph ph m nông nghi p (c sau thu ho ch l n sau ch bi n) nh r m r , trấu, v

cƠ phê, s dừa, bƣ mía,…Do đó, khai thác tiềm năng về năng l ng tái t o từ ngu n

ph ph m nông nghi p, đặc bi t là trấu, lƠ h ng đi vƠ vi c làm mang tính chi n l c,

2

có Ủ nghĩa trong vi c phát tri n kinh t _xã h i và b o v môi tr ng Vì v y, m t thách

th c không chỉ đ i v i n c ta vƠ các n c trên th gi i là tìm các ngu n năng l ng thay th và sử d ng hi u qu ngu n năng l ng tái t o nƠy đ mang l i tri n vọng l n cho nền kinh t trong t ng lai

Trên bình di n th gi i, năng l ng sinh kh i chi m kho ng 14% - 15% t ng năng l ng tiêu th c a th gi i Còn các n c đang phát tri n thì năng l ng sinh

kh i chi m kho ng 35% - 40% t ng năng l ng tiêu th [ζ] Đ b o v môi tr ng, Liên H p qu c và t t c các n c trên th gi i đều tìm mọi cách đ gi m thi u phát tán các lo i khí đ c h i khi đun n u (CO, CO2, Carbon đen, SO2, NO2,…) nh ng cho đ n nay v n còn đang gặp r t nhiều khó khăn

Về sử d ng trấu đ làm ngu n năng l ng sinh kh i, đƣ có m t s mô hình lò

đ t đ c nghiên c u nh ng ch a đ c ng d ng r ng rãi vì m t s v n đề v n còn t n

t i nh : trấu cháy không tri t đ , lò có k t c u ph c t p, cần có các h th ng xử lý sau

khi hóa gas, c p li u không liên t c, [12] C n c chỉ có m t vài dự án nh (dự án nhà máy nhi t đi n t i H u Giang [51]; đề tài c p nhƠ n c về nghiên c u tốnh toan , thiêt kê chê ta ̣o 01 dây chuyền công ngh sử d ng tr u đ cung c p năng l ng cho các tổ h ̣p xay xat thóc (lúa) công suơt 6 - 10 tơn/gi [20]) ng d ng m t s địa ph ng , trong khi ngu n nhiên li u sinh kh i này từ ph ph m nông nghi p (tr u) c a n c ta

r t l n (h n 8 tri u t n/năm) [47] Trong thực t m t l ng trấu r t l n đƣ đ c sử

d ng đ dùng làm ch t đ t cho các lò nung g ch bằng ph ng pháp đ t trực ti p, có năng su t th p gây ô nhi m nặng nề cho môi tr ng Do v y, vi c nghiên c u xác định nguyên lý, quy trình, đề xu t k t c u m t lò đ t phù h p đ gi m thi u t i đa ngu n

g c ngu n phát sinh ô nhi m, nâng cao hi u qu quá trình đ t trấu hoá gas v i m t

trình đ công ngh phù h p có tính c p thi t và góp phần vào vi c gìn giữ môi tr ng

s ch xanh

1.2 ụ nghƿa khoa h c và thực ti n c a đ tài

- Đề tài khi thực hi n s có các ý nghĩa khoa học:

3

+ Đề xu t gi i pháp trấu hóa gas phù h p, áp su t khí gas ra n định, l ng h c

ín đầu ra khí gas không đáng k

+ Đề xu t đ c k t c u lò đ t trấu công nghi p di đ ng cho phép đ t tri t đ

trấu và có th điều chỉnh đ c l u l ng khí gas đầu ra

+ Xác định đ c k t c u c th và ch đ làm vi c lò đ t đ đ t trấu nung g ch

- M t s ý nghĩa thực ti n đ t đ c:

+ K t qu nghiên c u giúp thay th các lò đ t tr u nung g ch truyền th ng (đ t

trực ti p) bằng lò đ t tr u liên t c ng d ng nguyên lỦ đ t nghịch giúp gi m thi u sự ô nhi m môi tr ng, gi m giá thành g ch thành ph m

+ K t c u lò đ t tr u đ n gi n phù h p v i trình đ công ngh c a các c s c khí, thích h p v i k t c u các lò nung g ch ph bi n các tỉnh miền Tây Nam b

+ K t qu nghiên c u có th áp d ng đ ch t o hàng lo t các lò đ t sử d ng

tr u đ nung g ch, g m hay c p nhi t đ s y các lo i nông s n nh lúa, thực ph m,…

+ Ti t ki m đ c nhiên li u đ t đáng k so v i các lò đ t truyền th ng lên đ n trên 20% khi sử d ng lò đ t đ nung g ch, ch t l ng g ch t t h n và màu g ch đẹp,

g ch không bị cháy đen

1.3 M c tiêu nghiên c u c a đ tài

- Nghiên c u, kh o sát, đánh giá các ki u hoá trấu hoá gas đƣ có trong vƠ ngoƠi

n c đ lựa chọn gi i pháp công ngh tr u hoá gas hi u qu

- Đề xu t gi i pháp trấu hóa gas phù h p, ngu n khí gas cung c p n định, gi m

đáng k l ng h c ín đầu ra khí gas

- Xác định đ c k t c u lò đ t trấu công nghi p cho phép đ t tri t đ trấu, ít t o

h c ín vƠ điều chỉnh đ c l u l ng khí

- Tính toán, thi t k và ch t o thử nghi m lò đ t trấu công nghi p vƠ xác định

đ c ch đ làm vi c khi sử d ng lò đ t đ c p nhi t nung g ch trong lò nung g ch công su t 6000 viên/khoang

1.4 Đ i t ng và ph m vi nghiên c u

4

1.4.1 Đ i t ng nghiên c u

- Tr ấu thành ph m sử d ng làm ch t đ t ph bi n tỉnh Sóc Trăng vƠ các tỉnh

thu c đ ng bằng sông Cửu Long

- Các thi t bị hoá gas, lò đ t trấu hoá gas đƣ vƠ đang có trên thị tr ng, đang

đ c sử d ng trong công nghi p

- G ch nung và lò nung g ch ki u Hoffman

1.4.2 Ph m vi nghiên c u

- Trong khuôn kh đề tài và th i gian nghiên c u, đề tài t p trung nghiên c u lò

đ t trấu hóa gas đ cung c p năng l ng cho lò nung g ch ki m Hoffman công su t

tin thu đ c đ đề xu t công ngh và phát tri n lò đ t ắtrấu hoá gas”

- Ph ng pháp thực nghi m: Ti n hành ch t o thử nghi m lò đ t vƠ đ a vƠo ho t

đ ng thử nghi m trong thực t đ l y s li u và hoàn chỉnh thi t k

1.6 N i dung nghiên c u c a đ tài

Đề tài ắNghiên c u phát triển lò nung công nghiệp sử dụng nguyên liệu trấu để nung

g ạch” là m t nh cầu c p thi t giúp sử d ng ngu n năng l ng tái t o gần nh vô h n

tr u bằng gi i pháp ắtr u hóa gas” đ thay th ngu n năng l ng hóa th ch có h n

Nội dung nghiên c u c a đề tài gồm các ch ơng sau:

- Ch ơng 1: Gi i thi u

Gi i thi u công ngh sinh kh i, tiềm năng vƠ nhu cầu cũng nh tầm quan trọng về ngu n năng l ng tái t o, m c tiêu, nhi m v đề tài nghiên c u

- Ch ơng 4: Yêu cầu vƠ ph ng án thi t k

Trên c s yêu cầu thực t c a doanh nghi p, lò đ t cháy liên l c, di đ ng, công su t nung 6000 viên/khoang, tháo tro liên l c, khí gas ra n định

- Ch ơng 5: Tính toán, thi t k và ch t o lò nung

Tính toán chi ti t thông s lò nung nh : công su t lò nung, đ ng kính thân lò, h

th ng c p tr u liên l c, tháo tro liên l c bằng vít t i, tính kích th c bu ng ph n ng,

h th ng d n gas, đ ng c rung …

Thi t k hoàn chỉnh lò nung g m b n v l p ráp, phân rã c m, phân rã chi ti t và

xu t b n v gia công Ch t o hoàn chỉnh lò nung, v n hành lò nung ch đ không t i,

v n hành lò nung g ch theo từng khoang ghi nh n k t qu

- Ch ơng 6: K t qu vƠ đánh giá

Báo cáo k t qu tính toán và ch t o, v n hành lò nung g ch Đánh giá m t s k t qu

nh : Ngọn lửa, đ n định nhi t đ , tr u cháy h t…

- Ch ơng 7: K t lu n và ki n nghị

M t s k t qu đ t đ c cần phát huy cũng nh m t s t n t i đề xu t đ ti p t c phát tri n

Đề tài đã nhận đ ợc sự hỗ trợ c a Tr ờng Đại học S phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh (phòng thí nghiệm REME), cơ sở gia công cơ khí Thành Tâm (Tp Sóc Trăng) và thử nghiệm tại cơ sở sản xuất gạch sử dụng lò nung Hoffman tại ấp Tr ơng Hiền - xã Thạnh Trị - huyện Thạnh Trị - tỉnh Sóc Trăng

6

2.1 Cơy lúa n c Vi t Nam

2.1.1 Ngu n g c

Lúa là m t trong năm lo i cơy l ng thực chính c a th gi i, cùng

v i ngô (ZeaMays L.), lúa mì (Triticum sp, tên khác ti u m ch), s n (Manihot esculenta Crantz, tên khác khoai mì) và khoai tây (Solanum tuberosum L.) Theo quan

ni m x a lúa cũng lƠ m t trong sáu lo i l ng thực ch y u trong l c c c [48]

Lúa đ c đề c p đơy lƠ các loài (Oryza sativa và Oryza glaberrima) trong

họ Poaceae, có ngu n g c vùng nhi t đ i và c n nhi t đ i khu vực đông nam châu

Á và châu Phi Hai loài này cung c p h n 1/η l ng calo tiêu th c a con ng i

Hình 2.1: Cây lúa (oryzasativa)

S n ph m thu đ c từ cây lúa là thóc, sau khi xát b l p v ngoƠi thu đ c s n

ph m chính là g o và các ph ph m là cám và tr ấu G o là ngu n l ng thực ch y u

c a h n m t nửa dân s th gi i (ch y u châu Á và châu Mỹ La tinh), và là

lo i l ng thực đ c con ng i tiêu th nhiều nh t Trong ti ng Anh, từ rice (lúa, g o)

có ngu n g c từ arisi trong ti ng Tamil [5]

7

2.1.2 Tình hình lúa t i Vi t Nam

Vi t Nam đ ng th đ ng th 2 về xu t kh u g o trên th gi i, v i s n l ng lúa

đ t kỷ l c 42 tri u t n vƠo năm 2011 (v i 4,1 tri u ha di n tích tr ng lúa) Có 627

gi ng lúa khác nhau đ c tr ng Vi t Nam đƣ cho th y tính đa d ng về thành phần lúa

n c ta, bao g m các gi ng lúa n p và lúa tẻ, hầu h t thu c loài Oryza sativa, ngo i

trừ m t s gi ng lúa hoang thu c các loài khác trong chi Oryza [2]

Hình 2.2: S n l ng g o Vi t Nam [49]

Cơy lúa đ c tr ng hầu h t trên kh p c n c, nh ng t p trung ch y u t p trung đ ng bằng sông H ng vƠ đ ng bằng sông Cửu δong (ĐBSCδ) lƠ hai v̀ng

tr ng lúa l n nh t c a n c ta S n l ng lúa ĐBSCδ hằng năm lên đ n 20 tri u t n,

trong đó tỷ l trấu chi m 21% Ngoài m t s h t thóc đ làm lúa gi ng, s l ng trấu

sau xay xát ĐBSCδ vƠo kho ng 6,5 tri u t n tr u [6] Năng l ng trấu: 3.250 kcalo/

kg tr ấu [7]

Hình 2.3: δúa tr c và sau khi thu ho ch

8

2.2 Tr u

2.2.1 Lịch sử - ngu n g c

V tr ấu do hai lá c a gié lúa, v y lá và mày hoa t o thành, c hai phần nƠy đ c

ghép liền v i nhau theo n p dọc bằng m t n p g p cài vào nhau Phần trên c a hai

m nh v tr ấu chuy n thƠnh đo n cu i c a v trấu và cu i cùng k t thúc thành m t cái

râu

Hình 2.4: Thành ph ần h t lúa

2.2.2 Thành phần hóa học c a v tr u

Thành phần các ch t hoá học trong trấu g m [8]:

- Cellulose: Chi m nhiều nh t kho ng 26-35% là h p ch t cao phân tử có công

h i), dẻo (bi n d ng không thu n nghịch), l ng dính

- SiO2: Chi m kho ng 20%

H (%)

O (%)

N (%)

S (%)

Tro (%)

Nhiê ̣t tri ̣ cao (MJ/Kg)

Trơu

40,71 42,12 35,80 40,96 39,00 41,44

5,17 5,31 5,20 4,30 4,90 4,94

33,91 31,72 35,80 35,86 33,90 37,32

2,06 0,49

…

0,40 0,50 0,57

0,10 0,07

……

0,02 0,01 0,03

18,04 20,29 23,20 18,46 21,60 15,43

13,41 14,85 14,50 16,14 15,30

-

Than đa 82,90 3,37 2,20 1,60 0,90 8,90 31,90

Tr ấu ch a 35,8 - 42,15 tổng sô carbon (carbon trong carbon cô đi ̣nh va trong

chơt bôc (Khi đem đ t nóng nhiên li u trong điều ki n môi tr ng không có Ôxy thì

m i liên k t các phân tử hữu c bị phân huỷ Quá trình đó gọi là quá trình phân huỷ nhi t S n ph m c a phân huỷ nhi t là những ch t khí đ c gọi là "Ch t b c" và kí

hi u là VC %, bao g m những khí Hydro, Cacbuahydro, Cacbonoxit, Cacbonic) Trấu

ch a khoảng 14 ậ 17% carbon cô đi ̣nh, 54 ậ 70% chơt boc va 17 - 26% tro, ch a 90 ậ 95% silica Theo Bảng 2.1 gôm: 5%H, 2%N, 0,1%S, 33%O va 17 ậ 26% tro, carbon

c a tr u th p h n g vƠ than đá nên cho nhi t trị th p h n so v i g vƠ than đá

10

B ng 2.2 Phơn tốch thanh phơn trong v trấu [9]

Nguyên liê ̣u

Carbon cô đi ̣nh (%)

Chơt bay h i (%)

Tro (%)

16,67

68,60 65,47

17,40 17,86

Qua b ng 2.2 ta nh n th y:

- ThƠnh phần ch t bóc c a tr u cao h n g vƠ cao h n nhiêu so v i than đa

Ng ̣c la ̣i carbon cô đi ̣nh thơp h n rơt nhiêu so v i than đa

- δ ̣ng tro của trơu l n h n rơt nhiêu so v i gỗ va than đa , đơy cũng la vơn đê bơt l ̣i cho qua trốnh chuyển đổi nhiê ̣t

- Carbon cô đi ̣nh trong tro của vỏ trơu va không thể chuyển đổi hoan toan trong

hê ̣ thông nhiê ̣t

- Tính ch t ăn mòn c a silica trong trơu va tro cao , nguyên nhơn pha ha ̣i cac thiêt

bị v n chuy n vƠ b ph n c a lò đ t

- Khôi l ̣ng l n c a tro lƠ nguyên nhơn c a các v n đề lƠm t c ngh n , đong vố̉ va

sự di chuyển của tro trong dong chảy của gas Đơy la vơn đê kho khăn x ̉ ly khi thiêt kê

hê ̣ thông hoa gas liên tục

- Dung tro ̣ng của trơu khoảng 100kg/m3

, băng 1/6 dung tro ̣ng than đa va băng 1/9 dung tro ̣ng dơu mỏ Biêt đ ̣c dung trọng để thiêt kê hê ̣ thông kho ch a va thung cơp liê ̣u của hê ̣ thông hoa gas

2.3 Tình hình s ử d ng tr u n c ta

Từ lâu, tình tr ng th i v trấu ra sông, kênh r ch đƣ tr thành n i ám nh c a

ng i dân c n c nói chung vƠ v̀ng đ ng bằng sông Cửu δong nói riêng Đ ng bằng song Cửu δong (ĐBSCδ) lƠ vựa lúa l n c a n c ta, chi m 50% s n l ng trong c

n c Đơy cũng lƠ n i t p trung nhiều nhà máy và c m xay xát lúa V i trên 3,8 tri u

11

t n tr ấu/năm t o ra từ các nhƠ máy xay xát ch a có k ho ch sử d ng, khu vực ĐBSCδ

đang ph i đ i mặt v i tình tr ng ô nhi m môi tr ng khá nghiêm trọng

Hình 2.5: Ngu n tr u r t d i dào

Hình 2.6: Tr ấu đ ra sông gây lãng phí và ô nhi m nghiêm trọng [54]

Tr u n i lềnh bềnh trên sông, kênh r ch không chỉ gây nh h ng đ n ngu n

n c, mà còn làm ô nhi m môi tr ng, tác đ ng x u đ i v i h sinh thái vƠ đặc bi t gây nguy h i đ i v i đ i s ng ng i dân và các sinh v t s ng trong môi tr ng n c

Hầu h t các c s s n xu t g ch hi n nay nung theo ki u truyền th ng t c là tr u

đ c cho trực ti p vào cửa c a các khoang g ch, nó đ c đỡ trên ghi lò Tr u cháy nh

qu t hút đặt đầu c a dãy lò, do đó tro tr u bay theo qu t r t nhiều vƠ l ng khói và b i (tro) th i trực ti p môi tr ng Công ngh đ t trấu l c h u các lò g ch, lò g m, lò

bánh tráng, lò bún, gây ô nhi m môi tr ng đ ng th i g ch d bị cháy đen bề mặt do

m t l ng l n tr u bám vào bề mặt

12

Hình 2.7: Tr u đ c đ t trực ti p đ nung g ch

Hình 2.8: Kh i th i ra t ừ lò g ch đ t tr u trực ti p 2.4 ng d ng t v tr u

2.4.1 Sử d ng v tr u làm ch t đ t

- Từ lâu v trấu đƣ lƠ m t lo i ch t đ t r t quen thu c v i bƠ con nông dơn, đặc

bi t là bà con v̀ng ĐBSCδ Ch t đ t từ tr u đ c sử d ng r t nhiều trong sinh ho t (n u ăn, n u th c ăn gia súc) vƠ s n xu t (làm g ch, s y lúa)

Hình 2.9: Tr ấu làm ch t đ t trong sinh ho t hàng ngày

- B p lò có c u t o: bằng đ t sét hoặc xi măng có c t thép bên trong đ làm khung lò

13

- Nguyên lỦ đ t b p lò: Đ t theo ki u trực ti p, tr u đ c đ lên ô ch a (1), đ t lửa cho

tr u cháy (3), tháo tro ra cửa (2), khói bay ra theo cửa (ζ) Đ t lò theo mẻ dùng trong sinh ho t gia đình

2.4.2 Sử d ng v tr u làm c i tr u

- Máy ép c i tr ấu có công su t trung bình 70-80kg c i/gi , tiêu th đi n năng

kho ng 6-7 kw/h C 1,05 kg tr ấu thì cho ra 1 kg c i trấu Chỉ cần cho tr u vào phi u

ch a li u, qua b ph n ép đ̀n thì máy cho ra những thanh c i trấu có đ ng kính 70 ậ

80 mm, dài từ 0,5 ậ 1 m Trung bình kho ng 1kg c i trấu thì có th n u đ c cho 4

ng i ăn

Hình 2.10: Máy ép và thanh c i tr u

2.4.3 Dùng v tr u đ s n xu t gas sinh học (Trấu hoá khí)

Nhà nghiên c u Trần Bình đƣ công b các k t qu nghiên c u về trấu hóa khí sử

d ng qui mô nh ph c v n u ăn gia đình…

Hình 2.11: B p qui mô h gia đình trấu hóa khí [12]

14

Hình 2.12: Nguyên lý B p qui mô h gia đình trấu hóa khí [12]

Nguyên lý c a b p „Tr u hóa khí‟ c p tr u theo mẻ, b p ho t đ ng theo nguyên lỦ đ t thu n qu t gió th i từ d i lên cùng chiều v i h ng ra c a khí gas nh hình 2.1ζb 2.4.4 Các ng d ng c a tro tr u

- Tro tr ấu đƣ thay th đ c 10% t ng trọng l ng xi-măng cần thi t đ đúc m u

vữa xây dựng và có kh năng d̀ng đ trát t ng và trần

Hình 2.13: Tr u làm thành ph ần c a xi măng [1ζ]

- Tro tr ng tinh s ch dùng s n xu t aerogel: tro tr ng đ c đ hòa tan trong dung

dịch sút, r i hydrogel hóa nh gi m hay acid sulfuric, chuy n thành alcogel nh r u,

cu i c̀ng thăng hoa r u đ thành aerogel Aerogel hi n nay đ c ng d ng trong nhiều kỹ ngh khác nhau, v i giá bán vào kho ng 250USD/kg và thay th các lo i aerogel t ng h p tr c đơy có giá 3.000USD/kg [15]

Hình 2.14: Dùng tro tr ng s n xu t aerogel [15]

2.4.5 Sử d ng v tr u làm ch t đ t cung c p cho nhà máy nhi t đi n

15

T i An Giang, UBND tỉnh đƣ ch p thu n hai dự án, m t đặt t i KCN Hòa An ậ

Ch M i, di n tích 18ha, công su t 10MW, t ng v n đầu t trên 10 tri u USD, m t t i

xã Vọng Đông - Tho i S n, v n đầu t kho ng 15 tri u USD công su t 10 MW [20]

T i Đ ng Tháp, công ty c phần đi n Duy Phát đang xơy dựng nhà máy nhi t

đi n đ t trấu t i p Bình Hi p B ậ L p Vò, t ng v n là 296 tỷ đ ng, công su t thi t k

10MW [18]

Công ty nhi t đi n Đình H i, nhà máy nhi t - đi n trấu TrƠ Nóc, đ c thi t k v i

công su t 2MW khi nhà máy v n hành ch đ không s n xu t h i n c Khi nhà máy

v n hành ch đ s n xu t h i n c (công su t s n xu t h i n c 14 t n/gi ), công

su t đi n năng lƠ 7ζ0kw/h δ ng trấu tiêu th kho ng 6 t n/gi [19]

Hình 2.15: Nhà máy Nhi t Đi n

Hình 2.15: Dự án nhà máy nhi t đi n Nguyên lý ho t đ ng chung c a các nhà máy nhi t đi n nói trên là: Tr u từ phi u

ch a qua h th ng gầu t i đ n thi t bị đ t tr u, l y ngu n nhi t náy nung cho lò h i lƠm quay tua bin phát ra ngu n đi n

Đầu tiên, tr u từ ghe đ c hút đ a vƠo kho ch a tr u, từ kho ch a đ c hút đ a vào mi ng ch a lên ph u ch a đặt đầu lò Ti p theo, tr u tronglò h i đ t tr uđ c gia nhi t r i đ c phun vào bu ng đ t bằng qu t, t c đ n p tr u đ c điều chỉnh bằng vis t i Cu i cùng tr u đ c cháy l lửng, r i xu ng và cháy ti p trên mặt ghi Tro tr u

đ c đ a về cu i ghi vƠ đ a ra ngoƠi bằng băng t i tro [50]

16

Hình 2.16: Nguyên lý ho t đ ng c a nhà máy nhi t đi n [50]

2.5 Năng l ng sinh kh i

2.5.1 Khái ni m sinh kh i

Sinh kh i là d ng v t li u sinh học từ sự s ng, hay gần đơy lƠ sinh v t s ng, đa s

là các cây tr ng hay v t li u có ngu n g c từ thực v t Đ c xem là ngu n năng l ng tái t o, năng l ng sinh kh i có th dùng trực ti p, gián ti p m t lần hay chuy n thành

d ng năng l ng khác nh nhiên li u sinh học Sinh kh i có th chuy n thành năng

l ng theo ba cách: chuy n đ i nhi t, chuy n đ i hóa học, và chuy n đ i sinh hóa

Về mặt lịch sử, con ng i đã khai thác các s n ph m có ngu n g c từ năng l ng sinh kh i khi họ b t đầu dùng c i và c khô đ nhóm lửa s i m Ngày nay, thu t ngữ này có th hi u theo hai nghĩa Nghĩa th nh t, sinh kh i là v t li u cây tr ng d̀ng đ

t o ra đi n năng (d̀ng turbin h i hoặc nén khí), th hai t o ra nhi t (thông qua vi c đ t

trực ti p)

Năng l ng sinh kh i khác các d ng năng l ng tái sinh khác M t là: không gi ng năng l ng gió vƠ sóng, năng l ng sinh kh i có th ki m soát đ c; Hai là: cùng m t lúc năng l ng sinh kh i vừa cung c p nhi t, vừa s n xu t đi n năng

2.5.2 Vai trò c a sinh kh i

Sinh khối còn có th đ c xem nh m t d ng tích trữ năng l ng mặt tr i Năng

l ng từ mặt tr i đ c "giữ" l i b i cây c i qua quá trình quang h p trong giai đo n phát tri n c a chúng

Về l i ích, đơy lƠ m t ngu n năng l ng tái t o n u chúng ta có th b o đ m đ c

17

t c đ tr ng cây thay th Sinh kh i đ c phân b đ ng đều h n trên bề mặt trái đ t

h n các ngu n năng l ng nh t định khác (nhiên li u hóa th ch ), và có th đ c khai thác mà không cần đòi h i đ n các kỹ thu t hi n đ i ph c t p và t n kém Gi m sự ph thu c vào các ngu n năng l ng hóa th ch nh than đá, dầu m Nó t o ra c h i cho các địa ph ng, các khu vực và các qu c gia trên toàn th gi i tự b o đ m cho mình ngu n cung c p năng l ng m t cách đ c l p Đơy lƠ m t gi i pháp thay th cho năng

l ng hóa th ch, giúp c i thi n tình hình thay đ i khí h u đang đe dọa trái đ t

Khó khăn gặp ph i là vi c đ t sinh kh i theo công ngh cũ sinh ra các h t b i l

lửng gây ô nhi m Ô nhi m không khí là m t trong những nguyên nhân gây b nh t t và

tử vong N u t p trung vào ngu n sinh kh i g thì gơy tác đ ng tiêu cực đ n môi

tr ng, phá rừng, xói mòn đ t, sa m c hóa, và những h u qu nghiêm trọng khác N c

ta có nh p m t s lò đ t từ các n c trên th gi i nh : n đ , Trung Qu c, Thái δan,…Tuy nhiên giá thành quá cao, k t c u c ng kềnh, kèm theo nhiều thi t bị, ho t

đ ng không n định nên hi u qu kinh t không cao

2.6 Các nghiên c u hóa Gas t tr u trên th gi i và Vi t Nam

2.6.1 Tình hình nghiên c u hóa gas tr u các n c trên th gi i

Kho ng 90 năm tr c đơy, các n c nh Italia, εỹ, n Đ , Trung Qu c đƣ nghiên c u hóa gas từ nguyên li u sinh kh i nói chung và từ trấu nói riêng Qua quá trình hóa gas từ trấu theo hai h ng chính: h th ng hóa gas và đ t gas sử d ng cho h

gia đình hoặc s n xu t nh , h thông hóa gas công nghi p đ phát đi n

2.6.1.1 H th ng hóa gas vƠ đ t gas sử d ng cho h gia đình hoặc s n xu t nh

T p trung hầu h t Philippin và m t s n c khác T i Đ i học Miền Trung Philippin [21] nghiên c u b p đ t gas cho h gia đình vƠ s n xu t nh v i thông s

nh : kh năng ch c 1,3 kg trấu, th i gian ho t đ ng ζ6,10 đ n 51,40 phút, tiêu th trấu

từ 1,59 ậ 2 kg/h, tro 16,9 ậ 35%, t c đ hóa gas riêng 113,63 kg.h-1

.m-2 K t qu dùng

lò đ t gas trấu cung c p năng l ng đ cho m t gia đình có ζ - 6 thành viên

18

Hình 2.17: B p lò gas tr u dùng n u ăn trong h gia đình

Hình 2.18: Hình nguyên lý b p lò gas tr u dùng n u ăn trong h gia đình

2.6.1.2 H th ng hóa gas tr u đ ch y đ ng c vƠ phát đi n

H th ng hóa gas tr ấu dùng ch y đ ng c vƠ phát đi n đ c dùng ph bi n nh t

các n c nh Italia, Trung Qu c, Thái Lan, n Đ và t p trung sử d ng nhiều nh t

t i các trung tâm ch bi n lúa g o l n

H u h t h th ng gas này theo ki u gas đi xu ng liên t c (Downdraft gasifier)

Hi n nay nó là s n ph m th ng m i c a nhiều công ty ch t o l n c nh tranh về ch t

l ng, giá c , m u mã

- Hóa gas Italia

19

Hình 2.19: H th ng tr u hóa khí Italia [22]

Italia [22] hóa gas tr u ki u đi xu ng v i đ ng kính trong c a lò từ 1,5 ậ 1,9

m, tiêu th 122 ậ 158 kg/h, nhi t đ vùng cháy 700 ậ 900o

C, l ng gas sinh ra 160m3/h, công su t đầu ra 2 ậ 60 HP, nhi t trị c a gas 6,72 MJ/m3

- Hóa gas tr ấu Trung Qu c

M t s k t qu ho t đ ng hóa gas Trung Qu c v i các dãy công su t 60 kW,

160 kW, 220 kW Lò hóa gas ki u gas đi xu ng có h th ng lọc t bằng n c g m 3

ng hình tr đặt thẳng đ ng có g n vòi n c bên trong, thùng ch a gas, tiêu th trấu 2

ậ 2,2 kg/kWh ch y đ ng c xăng, nhi t đ hóa gas cao nh t 900o

C , nhi t gas ra kh i

h th ng hóa gas là 180 ậ 220o

C ,t t đ hóa gas 130 -132kg.h-1

.m-2, đ s ch nhựa c a gas ra kh i h th ng là 0,03g/m3, tiêu t n n c làm s ch gas kho ng 0,12m3

/kWh H

th ng hóa gas liên l c và có thi t bị xử lỦ n c l n trong tro

Hình 2.20: H tr ấu hóa khí 60kW Trung Qu c [23]

20

- Hóa gas tr ấu Thái Lan

M t s k t qu ho t đ ng hóa gas Thái Lan v i các dãy công su t 15 - 50kW Nhi t đ vùng cháy 9170

C , phần trăm nhựa có trong gas 0,075g/m3

, th tr ấu 3,2

kg/kW.h, hi u su t hóa gas η8,3ζ%, n c tái ch sử d ng 70%

Hình 2.21: H tr ấu hóa khí 15kW Thái Lan [24]

2.6.2 Tình hình nghiên c u hóa gas tr u Vi t Nam

Công ngh sinh kh i Vi t Nam hi n nay tuy đƣ đ c quan tâm nh ng v n ch a phát tri n nhiều, quá trình th ng m i hóa v n còn r t h n ch Cho đ n nay, sinh kh i

đ c sử d ng ch y u vùng nông thôn v i qui mô nh vƠ ch a có công ngh thích

h p

2.6.2.1 H th ng hóa gas vƠ đ t gas sử d ng cho h gia đình

Hình 2.22: B p gas tr ấu c a giáo s Trần Bình [25]

21

Hình 2.23: B p tr ấu c i ti n c a Quân khu 9 [26]

- Nguyên lý ho ạt động chung:

Đầu tiên cho trấu vƠo đầy thùng ch a (kho ng 3 ậ 3,5kg tr u) , sau đó m i lửa

từ trên cháy xu ng k t h p v i gió th i từ qu t đ a vƠo đáy th̀ng Khi đó l ng kh i thu đ c đ a vƠo đ ng ng d n đ n b p sử d ng Sau khi cháy h t l ng tr u trong thùng ta m cửa d i l y tro ra ngoài

Xem hình v , tr u đ t bên trong lò theo m t chu i nh sau: Nhiên li u đ c nhóm lửa từ trên cùng bằng những m u gi y v n Sau đó s cháy từ từ theo từng l p, qua vùng d cháy, và di chuy n dần xu ng bên d i v i t c đ kho ng 1cm đ n 2cm / 1phút T c đ cháy ph thu c vào qu t gió Càng nhiều gió, thì t c đ càng nhanh Khi v̀ng đ t di chuy n xu ng, s ti p t c đ t cháy tr u thành than Chính than nóng này,

k t h p v i không khi từ d i đi lên, s x y ra ph n ng hóa học, bi n thành khí gas d cháy (CO, H2, Metan)

Hình 2.24: Nguyên lý ho t đ ng b p quân khu 9 và b p gas tr u c a Trần Bình

22

B p có m t s u, nh c đi m nh sau:

- u điểm

+ Hi u su t cung c p nhi t cao: V i 10 kg tr u, b p đun tr u c i ti n rán

đ c 18 kg cá, b p truyền th ng chỉ rán đ c 12 kg cá; hi u su t sử d ng nhi t tăng kho ng 40% so v i b p bình th ng

+ C u t o gọn, s ch s , d c đ ng, thích h p khi trang bị cùng h th ng b p

lò h i c khí, thơn thi n v i ng i sử d ng

- Nh ợc điểm

+ Giá thƠnh t ng đ i cao, kho ng ζ.η00.000 đ ng/b p (đƣ có VAT)

+ Ph i sử d ng n i có ngu n đi n xoay chiều (đi n l i)

+ Th i gian đun n u không liên t c do chỉ ti p tr u m t lần duy nh t Do cháy theo mẻ nên cháy h t l ng trấu n p ban đầu ta ph i ti p t c n p nữa m i có th

khí nƠy đ s y cho lúa Hi n này có m t s c s s y lúa đ t trấu cháy l y l ng nhi t

nƠy đ s y khô lúa

Hình 2.25: H th ng s y lúa bằng tr u hoá khí

2.6.2.3 H th ng hóa gas tr ấu đ nung g m

Công ty TNHH Tân Mai – Sa Đéc đƣ nh p từ n Đ 1 h th ng t o gas từ trấu

23

có công xu t từ 80 đ n 100 kg trấu /gi từ giữa năm 2010 [27] H th ng ho t đ ng

khá n định vƠ đáp ng t t cho ki u lò 4 bu ng liên hoàn Tuy nhiên v i giá thành kho ng 1,8 tỷ đ ng/h th ng là quá cao, công su t đ t còn th p Ch a th ng d ng

r ng rãi cho các lò g ch th công hi n nay và cách đơy h n 3 năm th i đi m nƠy lò đƣ

Tr ấu đ c c p vào ph u ch a c a lò thông qua h th ng gầu t i trấu và trấu đ c

đ a vƠo bu ng đ t Khi đó qu t hút gió ho t đ ng nhằn cung c p l ng Oxy đ trấu

trong lò cháy, khi đó l ng khí sau khi cháy đ c đ a qua các b làm mát khí và b

lọc khí nh qu t hút nƠy, l ng khí sau khi lọc đ c đ a đ n các béc đ t trong lò nung

g m vƠ đ t khí gas nƠy ng ta thu đ c nhi t đ nung g m Tro th i ra bằng h th ng

lọc n c d i đáy lò tro theo đ ng ng th i ra b xử lỦ n c và tro

2.6.2.4 H th ng hóa gas tr ấu c a Nguy n Thanh Quang (ĐHBK - ĐN)

Lò hóa khí tầng c định ki u ng c chiều, chiều cao t ng th c a lò 982mm,

đ ng kính trong c a lò 200mm, đ ng kính ngoài t ng th 525mm, chiều cao c a vùng nhiên li u làm vi c là 600mm Các b ph n chính là 01 l p bông th y tinh, 02

qu t c p gió, 03 xiclon, 4 áo khí, 5 các cửa đo nhi t đ và áp su t, 06 n p lò, 07 là ghi

lò, 08 cửa th i xỉ

25

Hình 2.28: Hình lò khí hóa Nguy n Thanh Quang (ĐHBK-ĐN)

Qua kết cấu lò ta nhận thấy lò đ ợc cấp liệu theo mẻ, l ợng hắc ín ở đầu ra rất nhi ều phải qua hệ thống lọc ph c tạp, l ợng khí gas ra không ổn định, công suất lò

- H c ín ra theo l ng khí gas nhiều, ph i qua h th ng lọc ph c t p

- Tro cháy ch a hoàn toàn

- Dòng khí gas sinh ra không n định

Trên c s những t n t i c a các lò đ t, chúng ta nghiên c u các ph ng pháp đ t

và k t c u lò cho phù h p v i yêu cầu thực t lò nung G ch

26

3.1 Các ki u thi t b h́a gas

Các kiểu hoa gas ph thu c b i sự ti p xúc giữa không khí vƠ sự n p nguyên li u vƠo bên trong lò hóa ga s, đ ̣c phơn ra cac kiểu hoa gas nh : kiểu gas đi lên , kiểu gas

đi xuông, kiểu gas đi ngang , phơn tơng gas đi xuông , tơng sôi [28] Tơt cả đ ̣c trốnh bƠy c th các m c sau:

3.1.1 Ki u hóa gas đi lên

Hình 3.1:Ki u hóa ga đi lên [28]

- u điểm: Dễ sản sinh gas (CO, H2, CH4), hiê ̣u suơt cao , nhiê ̣t trong gas hơm nong

chơt đôt Nhiê ̣t đô ̣ gas ra khỏi lo hoa gas thơp , lƠm tăng tu i thọ c a các thi t bị đi kèm phía sau

- Nh ợc điểm: gas sinh ra d ch a nh ̣a , dơu va axit Kiểu gas đi lên nay rơt tôn kem

cho viê ̣c x ̉ ly lọc gas tr c khi đ t ti p theo Vì v y, đề tƠi không chọn thi t k ki u gas đi lên nay

3.1.2 Kiểu gas đi xuông

Hình 3.2: Ki u hóa gas đi xu ng [28]

27

Đ c minh họa hình 3.2, có c u t o c th t đ tăng nhi t đ vƠ đ t cháy hoƠn toƠn nguyên li u g m có các u nh c đi m sau:

- u điểm: Gas sinh ra ốt nh ̣a va ốt dơu chố̉ băng 10% so v i kiểu gas đi lên , nhiê ̣t độ

trong lo duy trố ổn đi ̣nh trong khoảng 800 ậ 10000

C

- Nh ợc điểm: Chơt đôt co ởm đô ̣ cao không hoa ̣t đô ̣ng đ ̣c , cơu ta ̣o co cổ thăt rơt kho

cho viê ̣c di chuyển của tro nên chố̉ thốch h ̣p cho loa ̣i chơt đôt co thanh phơn tro ốt Đ i

v i hoa gas trấu, kêt cơu co cổ thăt không thể thao tro liên tục đ c

3.1.3 Kiểu gas đi ngang

Hình 3.3: Ki u hóa gas ngang [28]

Không khố đ ̣c cung cơp vao bên trong lo hoa gas xuyên qua ngang miê ̣ng hoa gas đ ̣c minh ho ̣a ̉ hốnh 3.3, gas sản sinh ra đôi diê ̣n v i đ ng cung cơp không khố Đơy la mô ̣t trong ba kiểu hoa gas c bản tôn ta ̣i t thê kỷ 19 vƠ có hƠng trăm ngƠn s n phởm đ ̣c xơy d ̣ng để s ̉ dụng nhiên liê ̣u cho động c ta ̣i nhiêu n c chơu Âu

- u điểm: Đ n gi n, d thi t k

- Nh ợc điểm: Đ ng ng cung c p gió vƠ đ ng ra c a gas gần nhau , l ̣ng gio cung

cơp vao không đông đêu ta ̣i vung chay Vì v y, viê ̣c tốnh toan chê ta ̣o đ ng ông cơp gió ph c t p vƠ khó khăn

3.1.4 Kiểu phơn tơng gas đi xuông