MỤC LỤCMỤC LỤC2DANH MỤC BẢNG BIỂU4DANH MỤC HÌNH ẢNH5MỞ ĐẦU71.Tính cấp thiết của đề tài72.Tổng quan tình hình nghiên cứu83.Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu84.Phạm vi nghiên cứu85.Dữ liệu nghiên cứu86.Phương pháp nghiên cứu87.Đóng góp của đề tài98.Kết cấu của bài nghiên cứu9LỜI CẢM ƠN10CHƯƠNG 1. NHIÊN LIỆU SINH KHỐI VÀ HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT TIÊU THỤ NHIÊN LIỆU SINH KHỐI TẠI VIỆT NAM111.1. Khái niệm và phân loại nhiên liệu sinh khối111.2. Một số loại sản phẩm nhiên liệu sinh khối được sản xuất từ phụ phẩm nông nghiệp111.3. Công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh khối131.3.1. Tổng quan về công nghệ sản xuất131.3.2. Công nghệ sản xuất viên nén sinh khối141.3.3. Công nghệ sản xuất củi sinh khối151.4. So sánh giữa chất đốt sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp và nhiên liệu truyền thống171.4.1. Ưu điểm của chất đốt sinh khối171.4.2. Nhược điểm của chất đốt sinh khối so với nhiên liệu truyền thống181.5. Các loại bếp sử dụng chất đốt sinh khối191.5.1. Các loại bếp sử dụng củi sinh khối191.5.2. Các loại bếp đun viên nén sinh khối211.6. Hiện trạng sử dụng nhiên liệu sinh khối trên thế giới và ở Việt Nam241.6.1. Trên thế giới241.6.2. Ở Việt Nam25CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THÂM NHẬP CỦA NHIÊN LIỆU SINH KHỐI LÀM CHẤT ĐỐT SINH HOẠT TRONG KHU VỰC DÂN CƯ272.1. Thực trạng sử dụng chất đốt sinh hoạt tại Việt Nam272.1.1. Khái niệm chất đốt272.1.2. Phân loại chất đốt sinh hoạt282.1.3. Thực trạng sử dụng chất đốt trong sinh hoạt hiện nay312.2. Quy trình triển khai nghiên cứu322.2.1. Phương pháp khảo sát, nghiên cứu322.2.2. Các bước nghiên cứu332.2.3. Nội dung các bước nghiên cứu332.3. Kết quả nghiên cứu352.3.1. Tình hình sử dụng than tổ ong tại một số hộ dân quận Hai Bà Trưng và quận Long Biên352.3.2. Sự quan tâm của người dân về sản phẩm Viên nén mùn cưa382.3.3. Phân tích hoàn vốn40CHƯƠNG 3. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG VIÊN NÉN MÙN CƯA LÀM CHẤT ĐỐT SINH HOẠT TRONG KHU VỰC DÂN CƯ TẠI VIỆT NAM433.1. Đánh giá khả năng sử dụng nhiên liệu sinh khối làm chất đốt sinh hoạt trong khu vực dân cư tại Việt Nam433.2. Kiến nghị các giải pháp nâng cao khả năng sử dụng nhiên liệu sinh khối làm chất đốt sinh hoạt trong khu vực44KẾT LUẬN46TÀI LIỆU THAM KHẢO47PHỤ LỤC48PHỤ LỤC 1: PHIẾU KHẢO SÁT TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG48PHỤ LỤC 2: CÁC PHIẾU KHẢO SÁT MÀ NHÓM THU ĐƯỢC KHI THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU49
Trang 2MỤC LỤC 2
DANH MỤC BẢNG BIỂU 4
DANH MỤC HÌNH ẢNH 5
MỞ ĐẦU 7
1 Tính cấp thiết của đề tài 7
2 Tổng quan tình hình nghiên cứu 8
3 Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu 8
4 Phạm vi nghiên cứu 8
5 Dữ liệu nghiên cứu 8
6 Phương pháp nghiên cứu 8
7 Đóng góp của đề tài 9
8 Kết cấu của bài nghiên cứu 9
LỜI CẢM ƠN 10
CHƯƠNG 1 NHIÊN LIỆU SINH KHỐI VÀ HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT TIÊU THỤ NHIÊN LIỆU SINH KHỐI TẠI VIỆT NAM 11
1.1 Khái niệm và phân loại nhiên liệu sinh khối 11
1.2 Một số loại sản phẩm nhiên liệu sinh khối được sản xuất từ phụ phẩm nông nghiệp 11 1.3 Công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh khối 13
1.3.1 Tổng quan về công nghệ sản xuất 13
1.3.2 Công nghệ sản xuất viên nén sinh khối 14
1.3.3 Công nghệ sản xuất củi sinh khối 15
1.4 So sánh giữa chất đốt sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp và nhiên liệu truyền thống 17
1.4.1 Ưu điểm của chất đốt sinh khối 17
1.4.2 Nhược điểm của chất đốt sinh khối so với nhiên liệu truyền thống 18
1.5 Các loại bếp sử dụng chất đốt sinh khối 19
1.5.1 Các loại bếp sử dụng củi sinh khối 19
1.5.2 Các loại bếp đun viên nén sinh khối 21
1.6 Hiện trạng sử dụng nhiên liệu sinh khối trên thế giới và ở Việt Nam 24
1.6.1 Trên thế giới 24
1.6.2 Ở Việt Nam 25
Trang 32.1 Thực trạng sử dụng chất đốt sinh hoạt tại Việt Nam 27
2.1.1 Khái niệm chất đốt 27
2.1.2 Phân loại chất đốt sinh hoạt 28
2.1.3 Thực trạng sử dụng chất đốt trong sinh hoạt hiện nay 31
2.2 Quy trình triển khai nghiên cứu 32
2.2.1 Phương pháp khảo sát, nghiên cứu 32
2.2.2 Các bước nghiên cứu 33
2.2.3 Nội dung các bước nghiên cứu 33
2.3 Kết quả nghiên cứu 35
2.3.1 Tình hình sử dụng than tổ ong tại một số hộ dân quận Hai Bà Trưng và quận Long Biên 35
2.3.2 Sự quan tâm của người dân về sản phẩm Viên nén mùn cưa 38
2.3.3 Phân tích hoàn vốn 40
CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG VIÊN NÉN MÙN CƯA LÀM CHẤT ĐỐT SINH HOẠT TRONG KHU VỰC DÂN CƯ TẠI VIỆT NAM 43
3.1 Đánh giá khả năng sử dụng nhiên liệu sinh khối làm chất đốt sinh hoạt trong khu vực dân cư tại Việt Nam 43
3.2 Kiến nghị các giải pháp nâng cao khả năng sử dụng nhiên liệu sinh khối làm chất đốt sinh hoạt trong khu vực 44
KẾT LUẬN 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO 47
PHỤ LỤC 48
PHỤ LỤC 1: PHIẾU KHẢO SÁT TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG 48
PHỤ LỤC 2: CÁC PHIẾU KHẢO SÁT MÀ NHÓM THU ĐƯỢC KHI THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU 49
Trang 4Bảng 1.1 Đặc tính lý hóa của các sản phẩm nhiên liệu sinh khối 13
Bảng 1.2 Tổng sản lượng năng lượng sinh khối của một số nước qua các năm 24
Bảng 2.1 Đặc điểm của viên than tổ ong 28
Bảng 2.2 Một số hộ dân sử dụng than tổ ong quận Hai Bà Trưng và quận Long Biên 35
Bảng 2.3 Sự quan tâm của người dân về sản phẩm Viên nén mùn cưa 38
Bảng 2.4 Phản hồi của các hộ dân sau khi sử dụng bếp 39
Bảng 2.5 Các thông số về viên nén mùn cưa và than tổ ong 40
Bảng 2.6 Chi phí khi chuyển đổi từ sử dụng than tổ ong sang viên nén mùn cưa 41
Bảng 2.7 Chi phí nhiên liệu mà các hộ tiết kiệm đươc khi chuyển sang dùng viên nén mùn cưa 42 Bảng 3.1 Kết quả khảo sát 43
Trang 5Hình 1.1 Các sản phẩm nhiên liệu sinh khối 12
Hình 1.2 Máy sản xuất viên nén sinh khối 15
Hình 1.3 Máy ép củi trấu 16
Hình 1.4 Máy nén thủy lực 17
Hình 1.5 Nguyên lý khí hóa 19
Hình 1.6 Một số bếp được cải tạo để sử dụng củi trấu tại GiaoThủy, Nam Định 20
Hình 1.7 Bếp đun củi trấu của công ty cổ phần đầu tư Lam An 20
Hình 1.8 Bếp khí hóa hoàn toàn 21
Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý của bếp khí hóa hoàn toàn 22
Hình 1.10 Sơ đồ cấu tạo của bếp khí hóa không hoàn toàn 23
Hình 1.11 Một số loại bếp đun viên nén 23
Hình 2.1 Một số loại chất đốt chính 27
Hình 2.2 Các dạng chất đốt sinh hoạt 28
Hình 2.3 Bếp đun than 29
Hình 2.4 Bếp đun gas 30
Hình 2.5 Tỉ trọng tiêu thụ năng lượng theo ngành 31
Hình 2.6 Quy trình nghiên cứu, đánh giá 33
Trang 6NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU SINH KHỐI LÀM
CHẤT ĐỐT SINH HOẠT TRONG KHU VỰC DÂN CƯ TẠI VIỆT NAM
Sinh viên: Hoàng Quốc Huy – Kinh tế công nghiệp – K58
Nguyễn Đức Tâm – Kinh tế công nghiệp – K58 Bùi Thị Thu Hoài – Kinh tế công nghiệp – K58 Trần Đình Khôi – Kinh tế công nghiệp – K58
Giáo viên hướng dẫn: PGS TS Trần Văn Bình
Viện Kinh tế và Quản lý
Năng lượng là một phần không thể thiếu được trong cuộc sống Hiện nay, nguồn nănglượng đang được sử dụng nhiều nhất đó là năng lượng hóa thạch như than đá, dầu mỏ, khí đốt,…Chúng đã góp phần rất lớn vào sự phát triển của xã hội, nâng cao chất lượng cuộc sống của conngười Một trong những lĩnh vực sử dụng nhiều năng lượng hóa thạch nhất, đó là trong dân dụngsinh hoạt
Tuy nhiên, việc khai thác và sử dụng nguồn năng lượng này đã gây ảnh hưởng rất lớn tớicon người và môi trường tự nhiên Trong quá trình sử dụng, chúng tạo ra rất nhiều khí độc hạinhư CO, CO2, SO2,…Những khí này gây ảnh hưởng xấu tới sức khỏe của người sử dụng Đâycũng chính là các tác nhân trực tiếp gây ra biến đổi khí hậu Và Việt Nam là một trong nhữngnước chịu ảnh hưởng lớn nhất của thảm họa này Trước thực trạng đó, chúng ta cần phải tìm ranhững nguồn năng lượng thay thế mới
Việt Nam là một nước nông nghiệp, có truyền thống trồng lúa nước từ lâu đời Sau mỗi
vụ thu hoạch, các phụ phẩm nông nghiệp như rơm rạ, vỏ trấu,… bị bỏ lại rất nhiều Hiện tại, cónhiều cơ sở đã sử dụng những phụ phẩm này để sản xuất ra các nhiên liệu sinh khối như: Viênnén mùn cưa, Củi trấu ép,
Tuy nhiên, vì đây là một sản phẩm mới nên phần lớn người dân vẫn chưa biết đến Hơnnữa, người dân cũng đã quen thuộc với việc sử dụng các nguồn năng lượng hóa thạch truyềnthống như than, dầu, Do đó, việc thay thế chúng bằng nhiên liệu sinh khối sẽ gặp rất nhiều khókhăn và thách thức
Trước thực trạng này, nhóm sinh viên quyết định thực hiện đề tài: Nghiên cứu khả năng
sử dụng nhiên liệu sinh khối làm chất đốt trong khu vực dân cư tại Việt Nam Nhóm đã khảo sátviệc sử dụng chất đốt sinh hoạt hiện nay của người dân tại các khu dân cư ở Hà Nội, qua đó tìmhiều được các vấn đề phát sinh trong việc sử dụng năng lượng hóa thạch Tiếp đó, nhóm tiếnhành so sánh ưu nhược điểm của nhiên liệu sinh khối với các chất đốt truyền thống, đồng thời sửdụng phương pháp phân tích hoàn vốn để tính toán các lợi ích mà người dân thu được khi chuyểnđổi từ năng lượng hóa thạch sang nhiên liệu sinh khối Từ các kết quả thu được, nhóm sẽ đưa racác đánh giá về tiềm năng thay thế của nhiên liệu sinh khối và đề xuất những kiến nghị, giải pháp
để thực hiện việc thay thế thành công
Từ khóa: Nhiên liệu sinh khối, Viên nén mùn cưa, Chất đốt sinh hoạt, Phân tích hoàn vốn
Trang 71 Tính cấp thiết của đề tài
Năng lượng là một phần không thể thiếu được trong cuộc sống Tất cả mọi hoạt độngđều cần phải sử dụng đến năng lượng, từ sinh hoạt hàng ngày đến giao thông đi lại, sản xuấthàng hóa,… Hiện nay, nguồn năng lượng đang được sử dụng chủ yếu đó là năng lượng hóathạch, như than đá, dầu mỏ, khí đốt,… Chúng đã được con người tìm ra và sử dụng từ rất lâu.Những nguồn năng lượng này đã góp phần rất lớn vào sự phát triển của xã hội, nâng cao chấtlượng cuộc sống của con người
Một trong những lĩnh vực sử dụng nhiều năng lượng hóa thạch nhất, đó chính là trongdân dụng sinh hoạt Chúng được dùng chủ yếu làm nhiên liệu đun nấu thức ăn Ưu điểm củaloại nhiên liệu này là giá rất rẻ, có thể mua được tại rất nhiều các nguồn cung cấp khác nhau
Tuy nhiên, do khai thác và sử dụng quá mức, những nguồn năng lượng này đang dầncạn kiệt Theo dự báo của các nhà khoa học, với tốc độ khai thác và sử dụng hiện tại, lượngdầu mỏ trên thế giới sẽ chỉ đủ dùng trong khoảng từ 32 đến 42 năm tới, lượng than đá khaithác hiện tại cũng chỉ đáp ứng được 60% nhu cầu và đang tiếp tục giảm
Việc khai thác năng lượng hóa thạch cũng gây hủy hoại môi trường tự nhiên, phá hủy
hệ sinh thái Hơn nữa, trong quá trình sử dụng, chúng tạo ra rất nhiều khí độc hại như CO,CO2, SO2,…Chúng gây ảnh hưởng xấu tới sức khỏe của người sử dụng, gây ra các căn bệnhliên quan đến đường hô hấp, ung thư,…Đây cũng chính là các tác nhân trực tiếp gây ra hiệuứng nhà kính khiến trái đất nóng lên, kéo theo đó là hàng loạt những thảm họa tự nhiên nhưthiên tai, bão lũ,
Việt Nam là một trong những nước chịu ảnh hưởng lớn nhất của biến đổi khí hậu.Trước thực trạng này, chúng ta cần phải tìm ra những nguồn năng lượng thay thế mới, ít tạo
ra khí thải độc hại Đó là một trong những biện pháp thiết yếu để giảm thiểu những tác độngtiêu cực của tình trạng trái đất nóng lên
Những nguồn năng lượng thay thế được sử dụng nhiều nhất hiện nay đó là năng lượngmặt trời, năng lượng gió, Tuy nhiên để có thể sử dụng được những loại năng lượng này thìcần phải có một chi phí đầu tư rất lớn cùng một đội ngũ nhân lực có trình độ cao để quản lý,vận hành và không phải khu vực nào cũng có thể sử dụng được Với điều kiện của nước tahiện nay, đây không phải là lựa chọn hàng đầu
Việt Nam là một nước nông nghiệp, có truyền thống trồng lúa nước từ lâu đời Diệntích đất nông nghiệp của nước ra là 262.805 km2, chiếm 79,4% diện tích cả nước Sau mỗi vụthu hoạch, các phụ phẩm nông nghiệp như rơm rạ, vỏ trấu, bã mía, lõi ngô,… bị bỏ lại rất lớn.Chúng thường được phơi khô và dùng làm nhiên liệu đun nấu hàng ngày của các hộ dân ởvùng nông thôn Tuy nhiên, trong quá trình sử dụng, nhiệt lượng mà chúng tạo ra không cao
và quá trình đốt cũng sinh ra rất nhiều khí độc hại Việc dự trữ, bảo quản chúng cũng gặpnhiều khó khăn
Hơn nữa hiện nay, do mức sống của người dân ngày càng được tăng lên, một sốvùng, người dân không còn thu gom các phụ phẩm nông nghiệp này làm chất đốt sinh hoạtnữa mà thường đốt bỏ ngay tại ruộng Điều này ảnh hưởng rất lớn tới môi trường sống và gây
ra một sự lãng phí rất lớn
Chìa khóa để giải quyết thực trạng đó là sử dụng các phụ phẩm nông nghiệp chế biếnthành nhiên liệu sinh khối Chúng sẽ được trải qua quá trình biến đổi lý hóa giúp làm tăngnhiệt lượng, giảm thiểu các thành phần gây ô nhiễm, đồng thời giúp cho việc vận chuyển, bảo
Trang 8Tuy nhiên, vì đây là một sản phẩm mới nên người dân vẫn chưa biết đến nhiều Hơnnữa, họ cũng đã quen thuộc với việc sử dụng các nguồn năng lượng hóa thạch như than, dầu,
…Do đó, việc thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch bằng nhiên liệu sinh khối sẽ gặp rấtnhiều khó khăn và thách thức
Dựa vào những cơ sở trên cùng các kiến thức đã học được từ chuyên ngành Kinh tếNăng lượng, nhóm nghiên cứu đã quyết định thực hiện đề tài khoa học :” Nghiên cứu khảnăng sử dụng nhiên liệu sinh khối làm chất đốt sinh hoạt trong khu vực dân cư tại Việt Nam”
2 Tổng quan tình hình nghiên cứu
Nhiện liệu sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp đã có mặt trên thị trường từ lâu Rấtnhiều quốc gia trên thế giới đã sản xuất được và chúng được sử dụng trong rất nhiều ngành,lĩnh vực khác nhau
Tại Việt Nam cũng có nhiều cơ sở, doanh nghiệp sản xuất nhiên liệu sinh khối từ phụphẩm nông nghiệp như công ty:
Cổ phần đầu tư Lam An ( Phòng 503, tòa CT5B, Mễ Trì Thượng, đường Đại Lộ ThăngLong – Hà Nội)
Công ty Cổ phần đầu tư và kinh doanh tổng hợp Thương Thảo (số 19 Trần Anh Tông,phường Nguyễn Văn Cừ, Quy Nhơn, Bình Định)…
Tuy nhiên, hiện tại, ở Việt Nam, vẫn chưa có một cá nhân, tổ chức nào đứng ra nghiêncứu, đánh giá khả năng sử dụng nhiên liệu sinh khối làm chất đốt sinh hoạt trong các khu vựcdân cư
3 Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu:
Hiện tại nhiên liệu sinh khối có 2 dạng : Biogas ( nhiên liệu sinh khối dạng khí) vàBiomass ( nhiên liệu sinh khối dạng rắn) Mỗi dạng được sản xuất từ rất nhiều nguồnnguyên liệu khác nhau Tuy nhiên, trong phạm vi đề tài, nhóm em sẽ tập trung vàonghiên cứu vào một dạng, đó là Biomass được sản xuất từ phụ phẩm nông nghiệp,với 3 sản phẩm cụ thể là : Viên nén mùn cưa, Củi trấu ép, Củi mùn cưa ép
Mục tiêu nghiên cứu:
Tìm hiểu được tình hình sử dụng chất đốt trong dân dụng sinh hoạt hiện nay
Đánh giá được khả năng thay thế năng lượng hóa thạch của các nhiên liệu sinh khối
4 Phạm vi nghiên cứu
Do hạn chế về thời gian nghiên cứu, nhóm em đã quyết định thực hiện khảo sát,nghiên cứu các hộ dân sử dụng than tổ ong tại một số phường của Hà Nội: Phường BáchKhoa và phường Bạch Mai, quận Hai Bà Trưng và quận Long Biên
5 Dữ liệu nghiên cứu
Dữ liệu nghiên cứu thu được từ quá trình đi khảo sát thực tế của nhóm
Các dữ liệu được cung cấp khi thực tập tại công ty Lam An
Các dự liệu thu thập được từ các bài báo, bài nghiên cứu khoa học có liên quan đến
đề tài nghiên cứu
Trang 9 Phương pháp thu thập số liệu:
Phương pháp phỏng vấn: Phỏng vấn các hộ dân sử dụng than tổ ong tại quận Hai BàTrưng và quận Long Biên về việc sử dụng than tổ ong trong đun nấu, sinh hoạt hàngngày của họ
Phương pháp phiếu câu hỏi: Nhằm thu thập các thông tin từ các hộ sử dụng than tổong theo các tiêu chí nhất định
Phương pháp phân tích số liệu:
Phương pháp phân tích tĩnh: Xác định những ưu nhược điểm của nhiên liệu sinh khối
so với than tổ ong
Phương pháp phân tích hoàn vốn: Xác định thời gian hoàn vốn của hộ sử dụng nếuđầu tư, sử dụng nhiên liệu sinh khối
7 Đóng góp của đề tài
Việc sử dụng các nguồn năng lượng hóa thạch đang gây ảnh hưởng tiêu cực đến môitrường sống Việc thay thế chúng bằng các nhiên liệu sinh khối sẽ mang lại những lợi ích tolớn
Tuy nhiên, rất nhiều người dân chưa ý thức được điều này Qua bài bài phân tích này,nhóm nghiên cứu sẽ giúp mọi người hiểu hơn về nhiên liệu sinh khối, những lợi ích mà chúngmang lại và cách thức sử dụng những sản phẩm này sao cho đạt được lợi ích và hiệu quả lớnnhất
8 Kết cấu của bài nghiên cứu
Bài nghiên cứu của nhóm được chia làm 3 chương:
Chương 1: Nhiên liệu sinh khối và hiện trạng sản xuất, tiêu thụ nhiên liệu sinh khối tại Việt
Nam
Chương này nhằm mục đích giới thiệu về nhiên liệu sinh khối, công nghệ sản xuất, sửdụng, ưu nhược điểm so với năng lượng hóa thạch
Chương 2: Nghiên cứu đánh giá khả năng thâm nhập của nhiên liệu sinh khối làm chất đốt
sinh hoạt trong khu vực dân cư
Chương này tiến hành nghiên cứu, khảo sát việc sử dụng chất đốt sinh hoạt tại các khudân cư Sau khi thu thập số liệu sẽ tiến hành phân tích, đánh giá
Chương 3: Đánh giá khả năng sử dụng nhiên liệu sinh khối làm chất đốt sinh hoạt trong khu
vực dân cư tại Việt Nam
Trình bày các kiến nghị và giải pháp để có thể đưa sản phẩm nhiên liệu sinh khối vào
sử dụng rộng rãi trong các khu vực dân cư
Trang 10Để hoàn thành được bài nghiên cứu này, nhóm sinh viên đã nhận được sự giúp đỡ rấtlớn từ các thầy cô trong Viện Kinh tế & Quản lý, đặc biệt là các thầy cô thuộc bộ môn Kinh
tế Công nghiệp
Nhóm sinh viên xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trần Văn Bình đã hướng dẫn, giảiđáp những thắc mắc của chúng em trong suốt quá trình nghiên cứu, thực hiện đề tài
Đồng thời nhóm cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Công ty Cổ phần đầu tư Lam
An Công ty đã cung cấp những kiến thức, số liệu, sản phẩm cần thiết để nhóm có thể hoànthành được bài nghiên cứu
Nhóm đã nỗ lực làm việc với tinh thần nghiêm túc để hoàn thành bài nghiên cứu Tuynhiên, do hạn chế về thời gian và kiến thức chuyên sâu, bài nghiên cứu không thể tránh khỏinhững thiếu sót Kính mong quý thầy cô, quý công ty và mọi người đóng góp ý kiến để bàinghiên cứu được hoàn thiện hơn
Trang 11CHƯƠNG 1 NHIÊN LIỆU SINH KHỐI VÀ HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT TIÊU THỤ NHIÊN LIỆU SINH KHỐI TẠI VIỆT NAM
1.1 Khái niệm và phân loại nhiên liệu sinh khối
Nhiên liệu sinh khối là một thuật ngữ có ý nghĩa bao hàm rất rộng dùng để mô tả cácvật chất có nguồn gốc sinh học có thể được sử dụng như một nguồn nhiên liệu Nó được cấutạo chủ yếu từ các hidrocacbon ( CxHyOz,…)
Hiện tại, nhiên liệu sinh khối được tạo thành từ hai nguồn:
Từ thực vật ( Các bộ phận của thực vật như thân cây, lá cây,…)
Từ các loài động vật (chất thải động vật)
Các dạng nhiên liệu này thường được sử dụng thông qua quá trình đốt, tạo ra nhiệtlượng Trong đó, nhiên liệu sinh khối từ thực vật có thể đốt trực tiếp, còn từ động vật thì phảiqua quá trình biến đổi mới sử dụng được
Một số dạng nhiên liệu sinh khối đang được sử dụng hiện nay:
Phụ phẩm từ quá trình sản xuất nông nghiệp: Sau quá trình thu hoạch, các bộ phận củacây trồng sẽ được bỏ lại như rơm rạ, vỏ trấu, lõi ngô, Chúng có thể được sử dụngbằng cách đốt trực tiếp, hoặc có thể chế biến thêm thành các dạng khác để sử dụng
Chất thải từ động vật: Trong quá trình chăn nuôi gia súc ( đặc biệt là nuôi heo), chấtthải của chúng sẽ được thu gom lại Chúng sẽ được trải qua quá trình biến đổi yếm khí
để tạo ra các chất khí có thể đốt được như metan ( CH4), etan ( C2H6)…
Chất thải sinh hoạt của con người: Các hoạt động hàng ngày của con người phát sinh
ra rất nhiều loại chất thải khác nhau, một trong số đó có thể được tái chế làm nhiên liệusinh khối Tiêu biểu đó là rác thải sinh hoạt Chúng sẽ được sấy khô và dùng làm nhiênliệu trong các nhà máy điện rác
Tuy có nguồn gốc từ nhiều nguồn khác nhau, nhưng thành phần chính của nhiên liệusinh khối đều bao gồm:
Chất bốc: Là thành phần dễ bay hơi (trừ nước) và là chất cháy đầu tiên
Chất cốc: Hay còn được gọi là Cacbon cố định, là phần không bay hơi nhưng cháyđược, chiếm phần lớn trong năng lượng
Tro: Là phần không cháy cũng không bay hơi được và còn lại sau quá trình cháy
Độ ẩm: Là hàm lượng nước có trong năng lượng, làm giảm hiệu suất của quá trìnhcháy Mỗi loại chất đốt lại có độ ẩm khác nhau
Sinh khối là loại năng lượng đầu tiên mà con người sử dụng vì theo nguồn gốc củasinh khối, nguồn nguyên nhiên liệu để tạo ra chúng có ở khắp nơi trên Trái Đất
Trong phần tiếp theo, chúng em xin phép đi vào tìm hiểu về công nghệ sản xuất nhiênliệu sinh khối, cụ thể là các nhiên liệu sinh khối có nguồn gốc từ các phụ phẩm nông nghiêp
1.2 Một số loại sản phẩm nhiên liệu sinh khối được sản xuất từ phụ phẩm nông nghiệp
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều sản phẩm nhiên liệu sinh khối được sản xuất từphụ phẩm nông nghiệp, trong đó nổi bật nhất là 3 loại sản phẩm:
Củi mùn cưa ép
Củi trấu ép
Viên nén mùn cưa
Trang 12Trong đó, giá mua tại cơ sở sản xuất của các sản phẩm nhiên liệu sinh khối này là:
Hình 1.1 Các sản phẩm nhiên liệu sinh khối
a) Củi trấu ép b) Củi mùn cưa ép
c) Viên nén mùn cưaDưới đây là các đăc tính lý hóa của các sản phẩm này
Bảng 1.1 Đặc tính lý hóa của các sản phẩm nhiên liệu sinh khối
Trang 13STT Các đặc tính Củi mùn cưa ép Củi trấu ép Viên nén mùn cưa
1 Nguyên liệu sản
200 Đường kính: 60
- 90mm
- Chiều dài: 1000mm
200 Đường kính: 6 – 8 mm
- Chiều dài: 10 – 50 mm
( Nguồn: Công ty cổ phần đầu tư Lam An)Mỗi loại sản phẩm được sản xuất ra, tuy có các đặc tính lý hóa khác nhau, nhưngchúng đều được sử dụng trong những mục đích giống nhau:
Được dùng làm nguyên liệu đun nấu thức ăn hàng ngày trong các hộ dân dụng sinhhoạt
Sử dụng cho các thiết bị công nghiệp, dân dụng, chủ yếu là làm nhiên liệu cho lò hơi,qua đó tạo ra hơi để:
+ Sử dụng giặt là trong xưởng may
+ Hấp, sấy, thanh trùng, tiệt trùng trong các nhà máy thưc phẩm
+ Sử dụng trong nấu ăn họ gia đình bình thường hay nấu ăn trong công nghiệp
+ Sử dụng ở bể bơi bốn mùa, máng nước nóng cho khu vui chơi, và các khu nhà hàngkhách sạn, trường học hay các khu phục hồi chức năng ở bệnh viện
+ Sử dụng trong các hệ thống làm bún, phở, bánh ướt và các loại thực phẩm khác
Sử dụng thay thế rơm, rạ, trấu để lót chuồng trại, trang trại ( nuôi gà, lợn, bò,trâu,vv ).Tận dụng phần tro sau khi đốt xong để làm phân bón
1.3 Công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh khối
Có nhiều loại sản phẩm nhiên liệu sinh khối được sản xuất từ phụ phẩm nông nghiệp,với hình dạng, đặc tính lý hóa khác nhau Do đó cũng có nhiều công nghệ khác nhau để sảnxuất ra chúng Hiện nay, những sản phẩm này gồm hai loại chính là: Củi sinh khối và Viênnén sinh khối Các loại nhiên liệu này được sản xuất từ các dây truyền công nghệ với nguyênliệu đầu vào khác nhau Tuy nhiên, quy trình chung để sản xuất chúng gồm ba công đoạn:
Công đoạn 1: Sấy khô nguyên liệu
Trang 14+ Các loại phụ phẩm nông nghiệp trong tự nhiên thường có độ ẩm rất cao, khi đốt sẽtạo ra nhiều khói và làm giảm hiệu suất Chính bởi vậy trước khi đưa vào sản xuấtchất đốt sinh khối ta cần phải loại bỏ tối đa độ ẩm có trong nguyên liệu
+ Độ ẩm có thể được loại bỏ thông qua quá trình phơi sấy tự nhiên và sấy bằng máy.Nguyên liệu đạt yêu cầu thường có độ ẩm nhỏ hơn 15%
Công đoạn 2: Nghiền nguyên liệu
+ Trước khi được nén tạo hình thì nguyên liệu phải được nghiền nhỏ tới kích thướcthích hợp (thường nhỏ hơn 1 mm) Các loại phụ phẩm nông nghiệp thường có kíchthước không giống nhau nên quá trình nghiền sẽ giúp tạo ra sản phẩm đồng đều vềhình dạng cũng như chất lượng
Công đoạn 3: Nén
+ Nguyên liệu sau khi được sấy và nghiền nhỏ sẽ được đưa vào máy nén tạo hình.Tùy thuộc vào hình dạng yêu cầu của chất đốt mà công đoạn nén sẽ khác nhau.Tùy thuộc vào từng loại sản phẩm mà các công đoạn trên có thể thay đổi sao cho phùhợp Phần tiếp theo, nhóm nghiên cứu xin trình bày cụ thể các công nghệ đang được áp dụng
để sản xuất 2 loại nhiên liệu sinh khối: Viên nén sinh khối và Củi sinh khối
Viên nén sinh khối thường được sản xuất từ mùn cưa, dăm bào có kích thước nhỏ(đường kính khoảng 6-8 mm, độ dài từ 3-4 cm)
Do kích thước sản phẩm nhỏ nên viên nén sinh khối cần được nén dưới áp lực cao.Hàm lượng chất kết dính lignin trong mùn cưa không lớn nên trước khi nén ta cần pha trộncác loại chất phụ gia để tăng chất lượng sản phẩm Phụ gia thường được sử dụng là bột gaohoặc bột ngô
Nguyên lý hoạt động
Nguyên liệu được ép qua các ống khuôn có kích thước nhỏ bằng vừa đúng kích thướcviên nén, các ống khuôn đều được gia nhiệt (đốt nóng) để tăng thêm nhiệt lượng cho mỗi viênnén được sản xuất, nguyên liệu được ép xuống các khuôn bằng con lăn,
Công nghệ này bao gồm 2 quá trình: Quá trình nén và quá trình gia nhiệt
Nguyên liệu sẽ được nghiền nhỏ, sau đó được trải lên một mặt phẳng có những lỗ nhỏ
Một con lăn lớn sẽ lăn trên bề mặt đó, nén nguyên liệu xuống những lỗ nhỏ
Mặt phẳng này đồng thời được đốt nóng để gia nhiệt cho nguyên liệu
Nguyên liệu sẽ được nén qua các lỗ nhỏ và tạo thành hình viên nén
Chi phí đầu tư và vận hành
Tùy thuộc vào công suất của máy nén mà chi phí đầu tư thiết bị sẽ khác nhau Với quy
mô sản xuất nhỏ, khoảng 1 tấn/h, máy do Việt Nam sản xuất thì các chi phí như sau:
Chi phí đầu tư thiết bị khoảng 200.000.000 đồng
Công suất thiết bị là 150 KW
Mặt bằng sản xuất yêu cầu: 1000m2
Nhân công vận hành: 5 người bao gồm nhiệm vụ vận chuyển nguyên liệu, vận hànhmáy, đóng bao
Trang 15Hình 1.2 Máy sản xuất viên nén sinh khối
Củi sinh khối hiện nay thường được sản xuất từ mùn cưa và trấu, có đường kính 60-80
mm, độ dài 40-50 cm Tùy thuộc vào nguyên liệu đầu vào mà công nghệ sản xuất khác nhau.Nếu nguyên liệu là trấu thì dùng công nghệ nén trục vít; nguyên liệu là mùn cưa thì sử dụngcông nghệ nén thủy lực
1.3.3.1 Công nghệ sản xuất củi trấu
Củi trấu được sản xuất từ trấu có độ ẩm nhỏ hơn 15%, được nén với công nghệ trụcvít
Nguyên lý hoạt động
Nguyên liệu sơ cấp sau khi được sấy khô sẽ được đưa vào một hệ thống quay bởi trụcvít ngang Nguyên liệu được ép thành hình trụ qua trục vít Tại đây củi trấu sẽ được gia nhiệtqua ống côn bằng điện trở, chính giai đoạn này ở vỏ trấu tiết ra chất lignin là chất kết dínhchính của củi trấu Qua giai đoạn này củi trấu sẽ chắc hơn và có nhiệt lượng cao hơn
Mội số lưu ý khi sử dụng công nghệ nén trục vít
Củi trấu thanh có lỗ ở giữa để thoát ẩm trong quá trình gia nhiêt Tuy nhiên ở một vàitrường hợp, trong quá trình nén thì lỗ thoát hơi ẩm bị bít lại khiến cho củi trấu thanh ởđầu nòng sẽ bay ra kèm theo tiếng nổ, vận tốc của thanh củi bay ra là rất lớn nên rất dễgây ra nguy hiểm đối với con người Do đó khí lắp đặt các loại máy ép củi trấu thì phảiquay đầu máy vào tường để không gây nguy hiểm cho con người khi xảy ra sự cố
Do hàm lượng silic trong trấu rất cao nên rất dễ gây bào mòn cho cánh trục vít Vì vậy
mà phải thường xuyên thực hiện bảo dưỡng cho trục vít bằng cách dùng que hàn chuyêndùng hàn đắp lại
Đối với máy ép trấu có nòng ép dài thì sau khi đắp cánh vít xong là có thể đưa vào chạyđược, nhưng năng suất lúc đấy giảm đi một phần tư, sau một giờ đồng hồ thì chỉnh lại thìmáy đạt 100% sản lượng
Trang 16 Đối với máy ép củi trấu có nòng ngắn thì các cánh vít khi đắp xong phải được mài lại chonhẵn trước khi đưa vào chạy máy.
Hình 1.3 Máy ép củi trấu
Tùy thuộc vào công suất đặt mà chi phí đầu tư của các loại máy sản xuất củi trấu làkhác nhau
Ví dụ với máy ép có công suất là 2 tấn/h thì:
Chi phí đầu tư vào khoảng 350 triệu (Máy do Việt Nam sản xuất)
Công suất điện là 3 KW
Nhân công vận hành gồm 3 người
Mặt bằng nhà xưởng rộng khoảng 500m2
1.3.3.2 Công nghệ sản xuất củi mùn cưa
Do đặc tính của mùn cưa là độ ẩm cao, chất lignin để kết dính có hàm lượng ít Vìvậy, để sản xuất củi mùn cưa thì công nghệ nén pittong thủy lực là tối ưu nhất
Máy ép củi thủy lực thường thiết kế dạng trục ngang, cho khả năng ép nén công suấtlớn
Nguyên lý hoạt động
Máy nén thủy lực được chế tạo và hoạt động dựa trên định luật truyền áp suất trongchất lỏng, chỉ cần tác động lực nhỏ, nó có thể sản sinh một áp lực vô cùng lớn, giúp nén éphiệu quả các loại củi trấu với năng suất cực cao
Nguyên liệu sẽ được đưa vào khuôn Sau đó pittong máy ép sẽ nén xuống để ép chặtnguyên liệu vào thành dạng thanh dài
Trang 17Hình 1.4 Máy nén thủy lực 1.3.3.3 So sánh giữa công nghệ nén trục vít và nén thủy lực
Công nghệ trục vít tiêu hao nhiều nhiên liệu hơn vì công nghệ này vừa phải sử dụng trụcquay để nén (cơ năng) và trục vít để gia nhiệt (nhiệt năng)
Công nghệ pittong có chi phí đầu tư cao gấp 5 lần so với công nghệ trục vít nhưng lượngnhiên liệu tiêu hao để sản xuất củi lại giảm đi đáng kể
Công nghệ pittong thủy lực có độ tự động hóa cao, vận hành đơn giản, tiêu tốn ít nhâncông hơn
1.4 So sánh giữa chất đốt sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp và nhiên liệu truyền thống
Về kinh tế-xã hội
Do tận dụng được nguồn phụ phẩm nông nghiệp nên giá thành sản xuất của nhiên liệusinh khối khá thấp, có thể cạnh tranh với các dạng nhiên liệu hóa thạch hiện nay Ví dụnhư tại khu vực Giao Thủy-Nam Định, giá than chất lượng cao (antraxit) vào khoảng
Trang 184.000 đồng/kg nhiệt lượng là 7000-8000 Kcal/kg, trong khi đó giá củi trấu được sảnxuất tại đây có giá bán trung bình 1.600 đ/kg với nhiệt lượng từ 3.800-4.200 Kcal/kg.Như vậy, bằng phép so sánh đơn giản ta có thể tính toán được chi phí tiết kiệm nếudung củi trấu thay thế than là khoảng 15-20%.
Các nguồn nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt và nước ta hiện nay đang phải nhậpkhẩu các nguồn nhiên liệu này để phục vụ cho nhu cầu trong nước Do vậy, khi sửdụng các chất đốt sinh khối sẽ góp phần đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia
Về môi trường
Do được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên cùng với quá trình sấy, nén, gianhiệt giúp giảm độ ẩm cũng như các tạp chất nên phản ứng cháy của chất đốt sinh khốitạo ra rất ít khói bụi, giảm thiểu ảnh hưởng tới môi trường
Tro của các loại nhiên liệu hóa thạch thường rất khó phân hủy và gây ô nhiễm tớinguồn nước và lòng đất Ưu điểm của chất đốt sinh khối là tro còn lại rất ít và lượngtro này hoàn toàn có thể được tái sử dụng thành than hoạt tính và phân bón hóa học đểbón cho cây trồng Như vậy, sử dụng chất đốt sinh khối tạo thành một chu trình khépkín tận dụng được mọi thành phần, không gây ảnh hưởng tới môi trường
Về sức khỏe
Do quá trình sấy, nén, gia nhiệt giúp giảm phần lớn các tập chất độc hại và hơi nướcnên giúp quá trình cháy tạo ra rất ít khói bụi, giảm thiểu tối đa ảnh hưởng tới sức khỏengười sử dụng
Trong khi đó, các dạng nhiên liệu hóa thạch chứa rất nhiều tạp chất độc hại đặc biệt làlưu huỳnh khiến cho khi cháy sinh ra nhiều loại khí độc hại ảnh hưởng không tốt tớisức khỏe, nhất là hệ hô hấp của người sử dụng
Các ưu điểm khác
Do có hiệu suất cao hơn khi đốt trực tiếp nên các chất đốt sinh khối giúp tiết kiệm thờigian đun nấu cho các hộ gia đình
Nhiên liệu đang được các hộ tiêu thụ sử dụng nhiều nhất hiện nay là gas, tuy nhiên vấn
đề an toàn khi sử dụng gas đang là quan ngại của rất nhiều người Khi sử dụng chấtđốt sinh khối sẽ giúp giảm thiểu những vấn đề không an toàn khi sử dụng
Nhiệt trị: So với các nguồn nhiên liệu hóa thạch thì các chất đốt sinh khối thường có
nhiệt trị thấp hơn Nhiệt trị của củi trấu từ 3800-4200 Kcal/kg, viên nén mùn cưa từ4.200-4.600 Kcal/kg, trong khi đó nhiệt trị của than vào khoảng 7.000-8.000 Kcal/kg(than antraxit) 6.000 Kcal/kg (than lignit)
Thói quen sử dụng: Các chất đốt truyền thống đã được mọi người sử dụng trong sinh
hoạt hàng ngày với khoảng thời gian dài, tạo ra thói quen sử dụng Như vậy, muốnthay đổi chất đốt thì trước tiên phải thay đổi được thói quen sử dụng của các hộ giađình
Kênh phân phối: Vì là nguồn nhiên liệu còn mới với mọi người nên mạng lưới phân
phối các loại chất đốt sinh khối chưa được phổ biến, tiện lợi cho người sử dụng nhưcác nhiên liệu truyền thống
Nhiên liệu sinh khối là một nguồn năng lượng mới Cũng như giống như khí gas, để
có thể sử dụng được chúng thì ta cần phải có một loại bếp chuyên dụng Trong phần tiếp theo,nhóm nghiên cứu xin giới thiệu về các loại bếp đun nhiên liệu sinh khối hiện nay trên thịtrường
Trang 191.5 Các loại bếp sử dụng chất đốt sinh khối
Chất đốt sinh khối gồm nhiều loại khác nhau Một số có thể sử dụng thông qua cácloại bếp đun truyền thống như: củi trấu,củi mùn cưa Một số loại có kích thước nhỏ như viênnén mùn cưa lại cần có các loại bếp chuyên dụng để phản ứng cháy xảy ra với hiệu suất caonhất
Nguyên lý chung của các loại bếp đốt nhiên liệu sinh khối là nguyên lý khí hóa “Khíhóa là biến đổi năng lượng rắn hoặc lỏng thành năng lượng khí (chất bốc) và đốt cháy chúng
để giải phóng năng lượng Trong quá trình khí hóa, chất đốt được gia nhiệt đến một nhiệt độcao, dẫn đến thay đổi tính chất vật lý và hóa học, tạo ra các sản phẩm dễ bay hơi như CO, H2,CH4.”
To, P To
Khí hóa
Hình 1.5 Nguyên lý khí hóa
Củi trấu và củi mùn cưa là sản phẩm chất đốt sinh khối có kích thước lớn, độ bén cao,
có thể sử dụng trực tiếp bằng các loại bếp đun than truyền thống hoặc sử dụng các loại bếpchuyên dụng để đạt hiệu suất cao hơn
Bếp đun thường có dạng hình trụ tròn, miệng bên trên hở, có hệ thống kiềng đề đỡxoong, nồi Gần bên dưới đáy có một lỗ thông khí để cung cấp không khí cho quá trình cháy.Chúng ta có thể sử dụng quạt khò để ngọn lửa cháy mạnh hơn
Nguyên lý hoạt động
Nguyên liệu sẽ được cho vào lòng bếp, sau đó được nhóm lửa Không khí sẽ đượccung cấp thông qua lỗ thông khí bên dưới Quá trình cháy diễn ra và tạo ra nhiệt lượng
Do củi sinh khối có kích thước lớn nên khi sử dụng sẽ thường được đập nhỏ ra để tiện
sử dụng và cũng giúp tăng hiệu quả của quá trình cháy
Khác với việc đốt than – than có thể cháy trong thời gian dài mà không cần thay, củisinh khối cháy rất nhanh và đòi hỏi phải thay liên tục Do đó, khi sử dụng các loại bếp có sẵn,
ta nên cải tạo một phần bếp để nâng cao hiệu quả sử dụng Ví dụ như mở rộng lòng bếp đểxếp được nhiều chất đốt, giúp giảm thiểu tối đa số lần thay năng lượng, hoặc xây viền baoxung quanh trên mặt bếp để ngăn hiện tượng bức xạ nhiệt ra môi trường bên ngoài làm giảmhiệu suất Tùy vào điều kiện cũng như nhu cầu sử dụng, các hộ gia đình có thể cải tạo bếp saocho phù hợp
Ngoài ra, trên thị trường hiện nay cũng sản xuất một số loại bếp được thiết kế riêng để
sử dụng củi sinh khối, đa phần chúng được áp dụng nguyên lý khí hóa Các loại bếp này đượcthiết kế với công suất khác nhau phù hợp với từng nhu cầu sử dụng
So với các loại bếp truyền thống thì bếp đun chuyên dụng có hiệu suất cao hơn dođược áp dụng nguyên lý khí hóa, nhiệt năng ít bị thất thoát ra bên ngoài Tuy nhiên chi phíđầu tư của các loại bếp này là khá cao
Nhiệt lượng
CO, H2, CH4
Nhiên liệu
Trang 20Hình 1.6 Một số bếp được cải tạo để sử dụng củi trấu tại GiaoThủy, Nam Định
Hình 1.7 Bếp đun củi trấu của công ty cổ phần đầu tư Lam An
(Bếp Lam An-03 có thể đun được 20kg củi trấu phù hợp cho việc nấu ăn quy mô lớn, nấu rượu,đun thức ăn cho gia súc… Với giá bán hiện nay trên thị trường là 1.200.000 đồng/bếp)
Viên nén sinh khối được làm chủ yếu từ mùn cưa, dăm bào, bã mía…, được nén vớikích thước nhỏ thích hợp cho việc sử dụng trong gia đình để nấu ăn, đun nước nóng… Hiện
Trang 21nay, trên thị trường có rất nhiều loại bếp thiết kể để sử dụng viên nén sinh khối Nguyên lýchung của các loại bếp này đều là nguyên lý khí hóa Có hai loại bếp chính hiện nay là bếpkhí hóa hoàn toàn và khí hóa không hoàn toàn.
1.5.2.1 Bếp khí hóa hoàn toàn
Khí hóa hoàn toàn tức là toàn bộ nhiên liệu tham gia phản ứng cháy đều được chuyểnthành chất bốc Ưu điểm của các loại bếp này là hiệu suất cao, lượng tro còn lại thấp, tiêu hao
ít năng lượng tuy nhiên chi phí đầu tư khá lớn
Cấu tạo của bếp khí hóa hoàn toàn gồm 4 bộ phận chính:
Bình chứa nhiên liệu (hay còn gọi là lò sinh gas): Là nơi nạp năng lượng và đốt yếm khígây phản ứng ô-xy hóa ở nhiệt độ cao sinh ra các chất bốc
Bếp đốt: Dùng để đốt cháy chất bốc tạo ra nhiệt lượng
Hệ thống ống van để khống chế tỉ lệ chất bốc và không khí giúp điều chỉnh ngọn lửa theo
ý muốn
Quạt thổi gió để cung cấp một lượng không khí mới vừa đủ để duy trì sự cháy yếm khí ởdưới đáy lò, tạo phản ứng ô-xy hóa sinh ra chất bốc trong nồi lò
Hình 1.8 Bếp khí hóa hoàn toàn
1 Bình chứa nhiên liệu 2 Bếp đốt
Tùy dung tích bình chứa mà giá bán các loại bếp này dao động từ 2-3 triệu đồng/bếp
Nguyên lý hoạt động của bếp
2 4
3 1
Trang 22Ống dẫn khí
Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý của bếp khí hóa hoàn toàn
Viên nén sẽ được cho vào buồng khí hóa, tại đây sẽ diễn ra quá trình cháy yếm khí Chấtđốt sẽ được chuyển hóa thành chất bốc
Chất bốc này sẽ được dẫn qua ống dẫn khí tới bếp đun đế tham gia vào quá trình đốt cháyhoàn toàn, sinh nhiệt lượng
1.5.2.2 Bếp khí hóa không hoàn toàn
Khí hóa không hoàn toàn tức là chất tham gia phản ứng cháy không chỉ gồm chất bốc
mà còn có cả chất cốc của năng lượng So với khí hóa hoàn toàn thì các loại bếp khí hóakhông hoàn toàn có hiệu suất thấp hơn tuy nhiên cấu tạo lại đơn giản hơn, giá thành sản xuấtthấp hơn
Cấu tạo của bếp khí hóa không hoàn toàn:
Lòng bếp: Dùng để chứa năng lượng, tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng mà lòng bếp đượcthiết kế với các kích thước khác nhau Lòng bếp thường có một hàng lỗ dưới đáy để cungcấp oxi cho quá trình khí hóa và hàng lỗ phía trên để cung cấp oxi cho quá trình cháy
Quạt gió: Dùng để cung cấp oxi cho quá trình cháy và điều chỉnh ngọn lửa
Vỏ bếp: Là phần cách nhiệt bao quanh long bếp, giúp bảo vệ long bếp và an toàn chongười sử dụng
Nguyên lý hoạt động:
Viên đốt sẽ được cho vào lòng bếp, sau đó được nhóm lửa
Quạt sẽ thổi gió từ dưới và xung quanh lòng bếp vào Quá trình cháy yếm khí sẽ diễn ra
Viên đốt sẽ được chuyển hóa thành chất bốc, bay lên, gặp ngọn lửa và bị cháy hoàn toàntạo ra nhiệt lượng
Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại bếp khí hóa không hoàn toàn dùng để đunviên nén sinh khối Chúng thường có kích thước nhỏ dùng để đun nấu thức ăn, nước nóngtrong gia đình
Bếp đun
Trang 23Hình 1.10 Sơ đồ cấu tạo của bếp khí hóa không hoàn toàn
(a) (b)
Hình 1.11 Một số loại bếp đun viên nén
a-Bếp khí hóa Tre Xanhb-Bếp đun viên nén Lam An - 03
Trang 24Bếp Lam An – 03 có thể chứa tối đa 0,7 kg viên nén mùn cưa và có thể đun liên tục
trong 1,5 giờ nếu để quạt bật ở chế độ thấp nhất
Giá của các loại bếp này trung bình khoảng 300.000 – 500.000 đồng/bếp Nhược điểm
của chúng là phải dùng thêm nhiều loại năng lượng khác khi sử dụng như cồn (khi nhóm),
điện (để chạy quạt gió) và độ bền không cao
Nhiên liệu sinh khối là một loại năng lượng mới Do đó hiện nay chúng vẫn chưa
được sử dụng rộng rãi Phần tiếp theo, nhóm nghiên cứu sẽ trình bày thực trạng sử dụng nhiên
liệu sinh khối trên thế giới và ở Việt Nam
1.6 Hiện trạng sử dụng nhiên liệu sinh khối trên thế giới và ở Việt Nam
Hiện nay việc sử dụng năng lượng sinh khối chỉ chiếm 14,1% tiêu thụ năng lượng
cuối cùng nên năng lượng sinh khối chưa được sử dụng phổ biến và rộng rã trong sinh hoạt
cũng như sản xuất
Theo như Nghiên cứu của Viên Hóa học Công nghiệp Việt Nam thì trên thế giới hiện
nay có khoảng 50 nước sử dụng năng lượng sinh khối với các mức độ khác nhau
Các cường quốc trên thế giới chủ yếu đầu tư vào phát triển các chế phẩm sinh học
được sản xuất từ sinh khối ( hạt ngô, hạt cọ, tảo biển) như xăng ethanol, dầu diesel sinh học,
…Còn các quốc gia có thế mạnh về nông nghiệp hoặc chưa có đủ tiềm lực thì sẽ tập trung vào
sản xuất các nhiên liệu sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp Dưới đây là sản lượng nhiên liệu
sinh khối của một số quốc gia trên thế giới qua các năm:
Bảng 1.2 Tổng sản lượng năng lượng sinh khối của một số nước qua các năm
( Nguồn: BP-Statistical review of word energy 2016)
Có thể nhìn thấy rằng quốc gia đứng đầu trong việc sản xuất năng lượng sinh khối đó
là Mỹ, Brazil, Đức, Pháp, Trung Quốc, Argentina, Hà Lan, Thái Lan, Indonesia và một số
quốc gia Châu Á khác Tại các quốc gia này, chính phủ đã có các chính sách cụ thể về phát
triển và định hướng cho ngành sinh khối
Trang 25Đơn cử, một đất nước lớn như Mỹ họ sản xuất các nhiên liệu sinh học từ hạt bắp và củcải đường Mỹ luôn luôn là cường quốc đứng đầu trong lĩnh vực này kể từ năm 2008 đến nay.Khi đó, Mỹ cung cấp trên 28 tỷ lít ethanol và diezel sinh học, chiếm 3,5% lượng xăng dầu sửdụng Nước Mỹ đã đưa ra các chính sách để đẩy mạnh tiêu dùng các sản phẩm từ sinh khối, ví
dụ việc thực hiện giảm thuế 0,05 USD/gallon ethanol và 1USD/gallon xăng sinh học Đồngthời, nước này cũng có chính sách hỗ trợ các doanh nghiệp nhỏ sản xuất năng lượng sinhkhối
Brasil cũng là một trong những quốc gia đầu tiên sử dụng ethanol từ những năm 1970
Có thể nói, Brasil là quốc gia đi đầu trong việc định hình cho đất nước mình sử dụng các loạinhiên liệu từ sinh khối
Một đất nước ít tài nguyên và hầu như không có tiềm năng gì trong ngành sinh khốinhư Nhật Bản nhưng Chính phủ nước này vẫn ban hành Chiến lược năng lượng sinh khối(Nippon Biomas Strategy) từ năm 2003 và hiện nay đang tích cực thực hiện Dự án phát triểncác đô thị sinh khối (Biomass town) và cụ thể đã có 208 đô thị đạt được danh hiệu này
Hàn Quốc cũng đã xây dựng cho mình một Chiến lược tăng trường xanh, phát thải ítCacbon trong vòng 60 năm tới với các công cụ chính là công nghệ, chính sách và thay đổi lốisống Năng lượng sinh khối đang được tích cực nghiên cứu , phát triển ở đất nước này vớimục tiêu đến năm 2030 năng lượng tái tạo sẽ đạt tới 11%, trong đó năng lượng từ sinh khốiđạt 7,12%
Riêng đối với đất nước đông dân bậc nhất thế giới cũng như tốc độ phát triển kinh tế
và nhu cầu về năng lượng không ngừng tăng lên như Trung Quốc thì Chính phủ của đất nướcnày còn ban hành Luật năng lượng tái tại và hiện nay đã có hơn 80 nhà máy sản xuất điện từsinh khối với công suất đến 50MW/nhà máy
Một điển hình cho việc sử dụng năng lượng sinh khối nữa trên thế giới đó chính làThái Lan, đây là đất nước có diện tích trồng lúa nước rất lớn và đã xây dựng nhà máy sảnxuất điện từ đốt rơm rạ có công suất 10MW với tổng nhu cầu rơm rạ thực tế hằng năm củanhà máy này lên đến 92.549 tấn/năm
Vài năm trở lại đây, chúng ta đã có những tiến bộ trong việc sản xuất nhiên liệu sinhkhối từ phụ phẩm nông nghiệp như rơm rạ, bã mía, mùn cưa, trấu với các sản phẩm chủ yếu
là Củi sinh khối và Viên nén sinh khối
Sản xuất nhiên liệu sinh khối đang trở thành một ngành nghề có tiềm năng phát triểnrất lớn trong tương lai Tuy nhiên hiện tại, sản phẩm này mới được chủ yếu dùng trong côngnghiệp, còn thị trường dân dụng sinh hoạt thì vẫn đang bị bỏ ngỏ Đây là cơ hội nhưng cũng
là thách thức cho các doanh nghiệp sản xuất nhiên liệu sinh khối
Trong Chương 1, nhóm sinh viên đã giới thiệu về nhiên liệu sinh khối, đặc điểm, tínhchất của các sản phẩm nhiên liệu sinh khối khác nhau Đồng thời giới thiệu công nghệ sản
Trang 26xuất và các loại bếp đốt sinh khối hiện nay trên thị trường Qua đó, nhóm muốn mang đếnmột cái nhìn toàn diện về dạng năng lượng này, ưu nhược điểm của chúng so với các dạngnăng lượng truyền thống và tiềm năng phát triển trong tương lai.
Phần tiếp theo, nhóm sẽ đi vào Nghiên cứu đánh giá khả năng thâm nhập của nhiênliệu sinh khối làm chất đốt sinh hoạt trong khu vực dân cư