Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 2 1.1 Những vấn đề môi trường của Việt Nam và toàn cầu hiện nay .2 1.2 Sự cần thiết phải có nguồn nhiên liệu thay thế 3 1.3 Mục đích và ý nghĩa khoa học của đề tài nghiên cứu 4 1.3.1. Mục đích của đề tài 4 1.3.2. Ý nghĩa khoa học của đề tài .4 2 BIOGAS NGUỒN NHIÊN LIỆU TÁI SINH 5 2.1 Giới thiệu về Biogas 5 2.2 Lợi ích của việc sử dụng khí Biogas 5 2.2.1 Cải thiện sức khỏe cộng đồng .5 2.2.2 Xử lý chất thải công nghiệp 6 2.2.3 Giá trị về mặt năng lượng .7 2.3 Tình hình sử dụng Biogas tại Việt Nam 8 3.1 Sơ đồ sản xuất biogas .9 3.2 Tính năng của biogas 10 3.2.1 Thành phần chủ yếu của Biogas .10 3.2.2 Các tính chất của Biogas .10 3.3 Khả năng ứng dụng biogas để chạy động cơ đốt trong .11 3.3.1 Mức độ ứng dụng 12 3.3.2 Chi phí lắp đặt .12 6.1 Tính toán chu trình nhiệt cho động cơ Diesel 24 6.1.1 Cơ sở tính toán 24 6.1.2 Kết quả tính toán .30 6.2 Tính toán chu trình nhiệt cho động cơ dùng biogas 31 6.2.1 Cơ sở tính toán 31 6.2.2 Kết quả tính toán .37 6.3 So sánh kết quả tính toán .38 7. 4 Tính toán thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu biogas 55 7.4.1 Giớii thiệu các phương án cung cấp nhiên liệu 55 7.4.2 Cơ sở lý thuyết điều chỉnh thành phần hỗn hợp 56 7.4.3 Lựa chọn phương án thiết kế bộ hỗn hợp .57 7.4.4 Lựa chọn bộ hỗn hợp 63 7.4.5 Tính toán thiết kế bộ hỗn hợp .63 8.1 Mục đích và yêu cầu 71 8.1.1 Mục đích .71 8.1.2 Yêu cầu .71 8.2 Các thông số cần đo. .72 8.2.1 Công suất động cơ 72 8.2.2 Đo tiêu hao nhiên liệu Ve[m3/h] 74 8.3 Xây dựng các đường đặc tính .74 8.3.1 Cơ sở lý thuyết 74 8.3.2 Các bước thực hiện đo 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO .79 SVTH: Nguyễn Văn Công_Lớp 06C4A Trang: 1 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU. 1.1 Những vấn đề môi trường của Việt Nam và toàn cầu hiện nay. Tài nguyên và môi trường có vị trí đặc biệt quan trọng đối với con người và phát triển. Hàng ngày chúng ta sử dụng không khí, nước, thực phẩm để tồn tại và sử dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên và môi trường để đáp ứng các nhu cầu thiết yếu của mình. Mỗi sự biến đổi của tự nhiên, của môi trường đều liên hệ mật thiết đến chúng ta, sự đe dọa nào đối với thiên nhiên, môi trường cũng chính là đe dọa đối với chúng ta. Việc mở rộng quy mô hoạt động của con người trong những thập niên gần đây, đặc biệt là cùng với những tiến bộ của khoa học và kỹ thuật, con người đã gây nên những vấn đề hết sức nghiêm trọng. Đó chính là vấn đề ô nhiễm môi trường và sự cạn kiệt của nguồn tài nguyên thiên nhiên của hành tinh chúng ta. Điều đó làm cho con người phải thừa nhận rằng sự phát triển kinh tế nhằm làm cho cuộc sống trở nên thịnh vượng hơn, nếu không được quản lý tốt có thể sẽ hủy hoại sự sống của loài người chúng ta. Bản thân tự nhiên không phải luôn ở trạng thái tĩnh mà trái lại nó luôn vận động. Chúng ta coi trọng công tác bảo tồn không có nghĩa là chúng ta xác định tình trạng lý tưởng mà tại đó con người không tác động gì đến môi trường. Điều tốt nhất chúng ta có thể làm là giảm thiểu những ảnh hưởng tiêu cực do các hoạt động của chúng ta lên môi trường hiện nay cũng như trong tương lai. Những con số thống kê cho ta thấy bức tranh ảm đạm về tình trạng suy thoái tài nguyên và môi trường ở quy mô toàn cầu và ở nước ta. Có rất nhiều vấn đề được đề cập đến, nhưng trong đó đáng lưu tâm nhất đó là hiện tượng trái đất đang ấm dần lên. Hành tinh của chúng ta là một thể thống nhất, do đó khi có bất kì một yếu tố nào thay đổi thì nó sẽ gây nên những phản ứng dây chuyền đến các yếu tố khác. Sự ấm dần lên của trái đất sẽ kéo theo sự thay đổi về khí hậu theo chiều hướng bất lợi, mà cụ thể là sẽ làm cho thiên tai thường xuyên xảy ra với tần suất cao và diễn biến phức tạp hơn, những đợt hạn hán và lũ lụt sẽ càng thêm dữ dội. Riêng ở Việt Nam vào năm 1998, hiện tượng Enino đã gây nên những đợt hạn hán nghiêm trọng, ở nhiều vùng mà đặc biệt là ở Nam trung bộ và Tây nguyên, người dân không có đủ nước để sinh hoạt chứ chưa dám nói đến nước sạch và nước để sản xuất, gia súc không có đủ nước để uống, hàng trăm hecta rừng bị thiêu rụi vì khô hạn. Sang năm 1999, đến lượt hiện tượng Lalina hoành hành, nó đã gây nên những trận đại hồng thủy dự dội ở miền trung mà đến nay nhiều SVTH: Nguyễn Văn Công_Lớp 06C4A Trang: 2 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng người vẫn chưa quên được sự khủng khiếp của nó. Là một hiện tượng tự nhiên có tính quy luật là cứ 8 năm một lần, nhưng chưa có bao giờ Eninô lại gây nên những ảnh hưởng nghiêm trọng như vậy. Đó chỉ là những điều mà chúng ta nhìn thấy được ở Việt Nam, sự ấm dần lên của trái đất còn làm cho băng ở các cực sẽ tan ra. Theo dự báo của các chuyên gia ở đại học Oxford (Anh) thì trong vòng 100 năm nữa nhiệt độ trái đất sẽ tăng lên từ 2 đến 11 độ ( o C) so với hiện tại. Như vậy thì hàng tỷ mét khối nước đổ vào đại dương do sự tan của băng sẽ nhấn chìm các đảo nhỏ, các quốc gia có thấp vốn có địa hình thấp như Hà Lan và phần lớn các vùng duyên hải trên thế giới, nơi cư trú của hàng trăm triệu người cũng sẽ bị nhấn chìm. Tệ hại hơn nữa, sự tan chảy của băng sẽ hình thành những dòng hải lưu lạnh bất thường trong lòng đại dương, các dòng hải lưu này sẽ làm ảnh hưởng đến các dòng hải lưu ấm. Sự thay đổi không theo quy luật của các dòng hải lưu sẽ làm cho khí hậu của trái đất sẽ thay đổi một cách bất thường, đó chính là cách nói khác của một thảm họa thiên tai. 1.2 Sự cần thiết phải có nguồn nhiên liệu thay thế. Từ những năm 1849 - 1850, con người đã biết chưng cất dầu mỏ để lấy ra dầu hỏa, còn Diesel là thành phần chưng cất nhẹ hơn dầu hỏa thì chưa hề được sử dụng đến và phải đem đổ đi một nơi thật xa. Lúc đó con người tạo ra dầu hỏa với mục đích thắp sáng hoặc đun nấu đơn thuần. Nhưng với sự tiến hóa của khoa học và kỹ thuật, từ việc sử dụng những động cơ hơi nước cồng kềnh và hiệu quả thấp, con người đã tìm cách để sử dụng Diesel và dầu diezel cho động cơ đốt trong, là loại động cơ nhỏ gọn hơn nhưng có hiệu quả cao hơn hẳn. Cùng với những khám phá khoa học vĩ đại khác, sự phát minh ra động cơ đốt trong sử dụng Diesel và dầu diezel đã thúc đẩy xã hội loài người đạt những bước phát triển vượt bật, đem đến cuộc sống ấm no, hạnh phúc và văn minh cho hàng tỷ người trên thế giới. Những hiệu quả và giá trị của dầu mỏ và động cơ đốt trong mang lại thật sự không ai có thể phủ nhận được. Nguồn năng lượng chúng mang lại hầu như là chiếm ưu thế hoàn toàn. Do vậy, mà hầu hết các quốc gia trên thế giới đều muốn chiếm ưu thế và chủ động về nguồn dầu mỏ. Cuộc khủng hoảng năng lượng vào thập kỷ 70 của thế kỷ 20 đã một lần nữa khẳng định tầm quan trọng chiến lược của dầu mỏ đối với mỗi quốc gia và cho toàn thế giới. Nhưng theo dự đoán của các nhà khoa học thì với tốc độ khai thác hiện nay, trữ lượng dầu mỏ còn lại của trái đất cũng chỉ đủ cho con người khai thác trong vòng không quá 40 năm nữa. SVTH: Nguyễn Văn Công_Lớp 06C4A Trang: 3 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Bên cạnh đó những hậu quả mà khi chúng ta sử dụng dầu mỏ và động cơ đốt trong đem lại từ các chất thải khí làm ô nhiễm không khí, làm thủng tầng ôzôn, gây hiệu ứng nhà kính.Trong các chất độc hại thì CO, NOx, HCdo các loại động cơ thải ra, là nguyên nhân chính gây ô nhiễm bầu không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Do đó, con người phải đứng trước một thách thức lớn là phải có nguồn nhiên liệu thay thế. Đây cũng là nguyên nhân dẫn đến sự ấm lên toàn cầu, một vấn đề mà toàn thế giới đang quan tâm lo lắng. Nó ảnh hưởng rất lớn đến nhiều quốc gia, Việt Nam cũng là quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề. Một xu hướng hiện nay, là nghiên cứu thay thế sử dụng nhiên liệu truyền thống: Diesel, dầu Diesel, bằng các loại nhiên liệu mới “sạch”, nhiên liệu tái sinh cho các loại động cơ như năng lượng mặt trời, khí thiên nhiên, khí dầu mỏ hóa lỏng, năng lượng điện, khí sinh vật Biogas, năng lượng thủy điện.Việc chuyển dần sang sử dụng các loại nhiên liệu không truyền thống đã trở thành chiến lược trong chính sách năng lượng của nhiều quốc gia phát triển. 1.3 Mục đích và ý nghĩa khoa học của đề tài nghiên cứu. 1.3.1. Mục đích của đề tài. Ở đề tài này là nghiên cứu thiết kế hệ thống nhiên liệu Biogas nén cho động cơ ZH1115 lắp trên máy xới Máy xới là một trong những loại máy nông nghiệp phổ biến ở Việt Nam, vì vậy việc chuyển sang sử dụng nhiên liệu biogas là hợp lý bởi vì nhiên liệu đã sẵn có từ những hầm biogas ở nông thôn mà lâu nay vẫn thường chỉ dùng để đun nấu. Động cơ ZH115 vốn là sử dụng diesel, nay sẽ cải tạo sang dùng biogas nén, mục đích là để tiết kiệm chi phí vận hành cho người sử dụng, giảm giá thành sản phẩm, nâng cao năng suất. Đồng thời, biogas là nguồn nhiên liệu sạch, dễ dàng sản xuất và tái sinh, đây cũng là một hướng giải quyết về vấn đề môi trường. Việc sử dụng biogas làm nhiên liệu chạy động cơ giúp chúng ta tiết kiệm được nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày đang cạn kiệt. Góp phần vào việc cải thiện môi trường, làm giảm chất thải nông nghiệp, công nghiệp. 1.3.2. Ý nghĩa khoa học của đề tài. Khí biogas là khí thiên nhiên đươc sản xuất khá rộng rải ở nước ta hiện nay, đặc biệt ở vùng nông thôn vì vậy việc sử dụng nhiên liệu khí biogas để làm nhiên liệu cho máy nông nghiệp có ý nghĩa: SVTH: Nguyễn Văn Công_Lớp 06C4A Trang: 4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng - Giúp tiết kiệm chi phí sản xuất giảm giá thành sản phẩm, tăng thu nhập cho người dân, góp phần đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông thôn, đảm bảo sự phát triển toàn diện, bền vững của đất nước. - Sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng biogas tái sinh, vốn khá phổ biến ở nông thôn Việt Nam. Phát triển dần để giảm bớt lượng nhiên liệu hoa thạch đang cạn kiệt dần. Tìm ra một giải pháp cho vấn đề sử dụng nguồn nhiên liệu Biogas mà hiện nay chúng ta đang lãng phí, tránh gây khó khăn cho việc cất giữ loại nhiên liệu này. - Giảm mức độ phát thải khí CO 2 , NO x , HC, CO góp phần thực hiện các công ước quốc tế về môi trường mà Việt Nam đã cam kết tham gia. 2 BIOGAS NGUỒN NHIÊN LIỆU TÁI SINH. 2.1 Giới thiệu về Biogas. Cũng như dầu thực vật, khí Biogas là nhiên liệu trung hòa CO 2 trong khí quyển. Biogas là kết quả phân huỷ các chất hữu cơ trong môi trường thiếu không khí. Các chất hữu cơ có thể là thực vật (cây cối, rơm rạ…) hay động vật (xác sinh vật, các chất thải từ quá trình chế biến thực phẩm…), các chất thải từ quá trình chăn nuôi… Quá trình diệp lục hoá của thực vật dưới tác động của ánh sáng mặt trời hấp thụ khí CO 2. Nếu đốt nhiên liệu có nguồn từ thực vật thì CO 2 trong khí thải sẽ được cân bằng. Hai nguồn biogas chính là các hầm khí sinh học và khí phát sinh từ các bãi chôn lấp rác trong quá trình lên men hiếm khí của các chất hữu cơ. Biogas chứa chủ yếu là CH 4 (50-70%) và CO 2 (22-50%) và các tạp chất khác như H 2 S. Nếu khí Biogas được lọc sạch các tạp chất này chúng có tính chất tương tự như khí thiên nhiên. Các nước phát triển hiện nay (Mỹ, Pháp, Đức, Đan Mạch…) đều sử dụng khí biogas từ các bãi chôn lấp rác để sản xuất điện năng. Công nghệ sản xuất biogas quy mô gia đình đã được phổ biến rộng rãi ở các nước đang phát triển, đặc biệt là các nước Ấn Độ và Trung Quốc. Ở nước ta, các dự án sản xuất điện năng từ khí biogas thu được từ các bãi chôn lấp rác cũng đã được xây dựng. 2.2 Lợi ích của việc sử dụng khí Biogas. 2.2.1 Cải thiện sức khỏe cộng đồng. Các loại chất thải chưa được xử lí từ phân, thức ăn và nước thải trong chăn nuôi chất thải sinh học và phân bắc trước đây thải bỏ bừa bãi ra cống rãnh, bãi rác đường xá, ao hồ… sẽ gây ra tác hại rất lớn. Trước hết nó gây mùi hôi thối cho người, sau đó chúng SVTH: Nguyễn Văn Công_Lớp 06C4A Trang: 5 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng gieo rắc mầm bệnh, lây lan cho người qua đường thức ăn, nước uống, qua phổi, mắt… dễ gây ra các loại bệnh tật ảnh hưởng đến sức khoẻ con người và gia súc. Kết quả phân tích các chất thải sau khi xử lí qua hầm phân huỷ biogas trong 30 ÷ 40 ngày, phần lớn các loại kí sinh trùng và trứng giun sán đều bị huỷ diệt. Nước thải ở đầu ra của hầm biogas số lượng vi khuẩn giảm (70-80%) và mức độ gây ô nhiễm không có mầm khuẩn bệnh. Giảm đi nhiều mầm bệnh, trứng giun sán trong phân và hạn chế thải phân, nước bẩn ra nguồn nước và khu dân cư chung quanh, nhất là phân thải trực tiếp ra cống rãnh. Như vậy vai trò của hầm ủ làm giảm mầm bệnh, giảm trứng giun, sán góp phần bảo đảm vệ sinh môi trường rất lớn, giảm ô nhiễm nguồn nước. Phát triển hầm ủ biogas góp phần ngăn chặn nạn phá rừng để lấy củi làm chất đốt, phá rừng đưa đến nhiều hậu quả tai hại như dễ gây ra nước lũ từ nguồn về và đó cũng chính là nguyên nhân gây ra xói lỡ, lũ lụt, sụt lỡ các triền núi, các bờ sông, các công trình thuỷ lợi mà ta đầu tư tiền của và thời gian để xây dựng. Phát triển khí sinh vật hàng năm tiết kiệm được ở mỗi gia đình hàng ngàn kilogam củi. Phát triển hầm ủ còn góp phần làm giảm sự thải CO 2 từ các lò đốt củi, để đun nấu không làm xuống cấp nhà cửa, hạn chế các bệnh đau mắt, bệnh đường ruột góp phần với ngành y tế bảo vệ và nâng cao sức khoẻ cho nhân dân. 2.2.2 Xử lý chất thải công nghiệp. Ở nước ta những năm gần đây, tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên trầm trọng và phổ biến, đặc biệt là tại các đô thị lớn. Số liệu thống kê của cơ quan môi trường cho thấy: thành phố Hà Nội mỗi ngày thải ra khoảng 1.368 tấn rác sinh hoạt, thành phố Hồ Chí Minh thải ra khoảng 3.752 tấn. Và hiện tượng rác thải bị ứ đọng ở một số thành phố và các địa phương khác đã trở thành vấn đề đáng báo động. Hầu như tất cả các bãi rác của các thành phố nước ta đều đang ở trong tình trạng quá tải. Với các nước công nghiệp phát triển như Pháp, Mỹ, Nhật, Đức, Hà Lan .việc xử lý rác chủ yếu sử dụng phương pháp thiêu hủy bằng công nghệ cao, hoặc đem đi chôn lấp. Trong khi đó, nước ta vẫn phổ biến cách thiêu trực tiếp hoặc chôn lấp lộ thiên. Những cách làm này không những không giải quyết được lượng rác tồn đọng, mà còn gây ảnh hưởng xấu tới môi trường. Một lượng lớn khói, bụi và nhiệt từ việc thiêu rác trực tiếp sẽ phát tán, gây nên hiệu ứng nhà kính. Hiện nay, cả nước ta có 149 bãi rác chôn lấp không hợp vệ sinh (chủ yếu là chôn lộ thiên) vừa gây cứng hóa nguồn nước, vừa gây ô nhiễm bầu không khí xung quanh khu vực. Không những thế, phương pháp SVTH: Nguyễn Văn Công_Lớp 06C4A Trang: 6 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng này còn gây lãng phí về diện tích đất vốn đã trở nên rất khan hiếm. Do đó mặc dầu chi phí rẻ và thời gian xử lý ngắn, nhưng phương pháp này vẫn không được chọn để áp dụng lâu dài trong tương lai. Còn nếu xử lý rác bằng công nghệ thiêu hủy như các nước tiên tiến đã làm thì điều kiện kinh tế nước ta chưa cho phép, vì chi phí quá đắt. Để khắc phục những nhược điểm này các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu và tìm ra phương pháp xử lý rác bằng công nghệ sinh học với sự tham gia của các vi sinh vật. Xử lý rác bằng công nghệ sinh học thực chất là một quy trình sản xuất khép kín. Rác thải sinh hoạt sau khi thu gom sẽ được đưa vào băng tải để phân loại. Rác hữu cơ được tách riêng, sau đó nghiền nhỏ và trộn với các loại chất thải có chứa nhiều vi sinh vật rồi đem ủ. Trong khoảng 10 ÷ 12 ngày sẽ diễn ra quá trình lên men sinh học kỵ khí và hiếu khí. Quá trình phân hủy kỵ khí sẽ làm sản sinh ra các loại khí sinh học trong đó có metan. Ở những quy trình phân hủy lâu năm, tỷ lệ khí metan có thể lên tới 60 ÷ 65%. Còn ở quá trình lên men hiếu khí, toàn bộ rác hữu cơ sẽ được chuyển hóa thành phân vi sinh. Các kết quả sau khi tiến hành xử lý rác tại một số nhà máy ở Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh đã cho thấy, mỗi tấn rác thải hữu cơ sau khi xử lý sẽ thu được khoảng 300 kg phân vi sinh và 5m 3 khí sinh học. Những sản phẩm này đều được thu hồi và đưa vào sử dụng trong sản xuất. Phân vi sinh được bán ra thị trường với giá 250.000 đồng/tấn phục vụ cho ngành công nghiệp. Còn khí sinh học sẽ được thu hồi cho chạy động cơ đốt trong để phát điện hoặc cấp phát nhiệt phục vụ cho chính quá trình xử lý rác của nhà máy. Theo tính toán một nhà máy với công nghệ trung bình, có thể tự túc được 40 ÷ 50 % năng lượng điện. Còn một nhà máy hiện đại có thể đáp ứng 100 %, thậm chí nguồn năng lượng dư còn có thể đem bán ngoài thị trường. 2.2.3 Giá trị về mặt năng lượng Nhờ xử lý bằng công nghệ sinh học, bước đầu rác và chất thải trong nông nghiệp đã đem lại tính kinh tế có sức thuyết phục. Qua phân tích thành phẩm rác thải sinh hoạt cho thấy, thành phần rác hữu cơ của ta chiếm khoảng 45 ÷ 55 %, là tỷ lệ cao nên rất thích hợp với phương pháp xử lý bằng công nghệ sinh học. Theo các nhà chuyên môn thì tiềm năng rác để chế biến phân vi sinh và khí sinh học của chúng ta rất lớn. Với tốc độ dân số tăng nhanh như hiện nay thì dự kiến đến năm 2020, tổng rác thải mà 3 thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội và Đà Nẵng sẽ thải ra là vào khoảng 3.318.823 tấn/năm. Lượng rác này sẽ cho khoảng 9.719.600 m 3 khí sinh học, mà mỗi m 3 sẽ cho khoảng 1,27 kWh điện và 5.600 kcal nhiệt trị. Như vậy, đến năm 2020, sản lượng điện năng, nhiệt SVTH: Nguyễn Văn Công_Lớp 06C4A Trang: 7 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng năng thu hồi của 3 thành phố này 12.149 MWh. Ngoài công nghệ ủ kỵ khí và hiếu khí, người ta còn có thể thu hồi khí và phân vi sinh từ các bãi rác chôn lấp hợp vệ sinh. Dự kiến đến năm 2020, bình quân mỗi ngày, 3 thành phố nói trên sẽ thu được khoảng 18.837 m 3 khí sinh học với lượng điện năng là 27.784 MWh và lượng nhiệt năng là 350.661 GJ. Biogas là một dạng năng lượng khí. Đây là công nghệ dễ tiếp cận với vốn đầu tư thấp. Ưu điểm của khí biogas là nó có thể thay thế một số dạng năng luợng khác như than củi, nhiên liệu khí hoá lỏng (BIOGAS), Diesel, dầu… Sau khi phân động vật, rác thải hữu cơ phân hủy thì nó cho ra chất thải hữu cơ giàu chất dinh dưỡng và không có mùi được sử dụng để cải thiện đất nông nghiệp tốt hơn bón phân tươi. 2.3 Tình hình sử dụng Biogas tại Việt Nam. Phong trào xây dựng các hầm khí biogas quy mô gia đình và các hộ chăn nuôi gia súc ở nước ta cũng đã được phát triển. Khí biogas hiện nay chủ yếu được dùng để thay thế chất đốt. Kết quả đem lại rất tích cực cả về hiệu quả kinh tế lẫn bảo vệ môi trường. Nguồn khí biogas nhận được từ các hầm khí sinh học đã cung cấp năng lượng phục vụ việc đun nấu, do đó hiện tượng chặt phá rừng không phải chỉ dừng lại ở đó. Trong thực tế sản xuất và sinh hoạt ở nông thôn hiện nay, những động cơ cỡ nhỏ dùng để kéo các máy công tác thông thường như bơm nước, phát điện, xay xác, máy lạnh để bảo quản sản phẩm nông nghiệp… có nhu cầu sử dụng rất lớn. Sử dụng các loại động cơ này sẽ giúp cho người nông dân tiết kiệm chi phí năng lượng, giảm giá thành sản xuất và góp phần tích cực trong cải thiện đời sống người dân. Nước ta có hơn 80% dân số sống ở nông thôn. Trong những năm qua nhà nước đã có những chủ trương đẩy mạnh công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá sản xuất nông nghiệp và nâng cao cuộc sống của người dân ở nông thôn. Lưới điện quốc gia gần như đã phủ khắp các địa phương trong cả nước, tuy nhiên việc sử dụng điện năng để kéo các máy công tác ở nông thôn vẫn còn là phương án có chi phí cao so với thu nhập của đại bộ phận dân cư ở khu vực này. Việc tận dụng các nguồn năng lượng tại chỗ cho sản xuất sẽ giúp cho người dân tiết kiệm được kinh phí, làm giảm giá thành sản phẩm, tăng thu nhập cho người dân. Sử dụng đông cơ nhiệt chạy bằng khí biogas để kéo máy công tác trong sản xuất và đời sống ở nông thôn vì vậy có ý nghĩa rất thiết thực. Mặt khác việc sử dụng nguồn năng lượng này trong sản xuất và đời sống còn góp phần giảm thiểu chất thải, bảo vệ tài nguyên và môi trường. SVTH: Nguyễn Văn Công_Lớp 06C4A Trang: 8 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng 3 SẢN XUẤT BIOGAS. 3.1 Sơ đồ sản xuất biogas. PHÁN TÆÅI BÃØ PHÁN HUYÍ BÃØ AÏP SUÁÚT GAS TÄÚI ÆU 1 2 3 4 5 6 Hình 3.1. Sơ đồ hệ thống sản xuất Biogas 1- Bể lắng cát 4- Bể đựng chất thải 2-Ống dẫn phân 6- Hệ thống lọc H 2 S và CO 2 3-Ống dẫn bạ thải 6- Bình chứa khí Biogas sạch Nguyên lý làm việc của hệ thống: Phân tươi từ chuồng trại được đưa vào bể lắng cát (1) để lắng đá, cát .rồi qua ống dẫn phân (2) vào bể phân huỷ. Ở bệ phân huỷ xẩy ra quá trình lên men tạo khí sinh học như sau: SVTH: Nguyễn Văn Công_Lớp 06C4A Trang: 9 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý tạo Biogas Sau khi lên men hỗn hợp khí Biogas được dẫn vào hệ thống lọc khí H 2 S và CO 2 , hỗn hợp được lọc chứa phần trăm H 2 S và CO 2 nhỏ, thành phần trăm CH 4 chiếm khoảng 80%- 97,9% . Sau đó hỗn hợp được dẫn vào bình chứa Biogas (6), các chất bã sau khi phân huỷ được dẫn ra bể chứa chất thải(6) và được tưới cho cây trồng. 3.2 Tính năng của biogas. 3.2.1 Thành phần chủ yếu của Biogas. Biogas từ các nguồn khác nhau thì có chất lượng tương đối khác nhau và phụ thuộc vào một số yếu tố nhất định. Thành phần của Biogas phụ thuộc vào loại chất thải bị phân huỷ, độ dài của thời gian lưu trong đó chất thải trải qua quá trình phân huỷ. Biogas sinh ra từ quá trình phân huỷ kỵ khí là hỗn hợp của nhiều loại khí. Hỗn hợp này thông thường bao gồm 60-70% CH 4 , 30-40% CO 2 , và ít hơn 1% hydrogen sulfide (H 2 S). Hàm lượng H 2 S nói chung vào khoảng từ 100 đến 2000 ppm. Thỉnh thoảng cũng gặp trường hợp nhỏ hơn 2 ppm và cao hơn 8000 ppm. Lượng vết nitrogen (đến 10%), hydrogen (đến 5%), oxygen, và các thành phần khác cũng có thể có mặt với nồng độ khác nhau. Tuy nhiên, do hàm lượng của chúng quá nhỏ, nên chúng rất khó phát hiện và thường chẳng quan trọng. Biogas sau khi qua lọc thì thành phần gồm 70-90% CH 4 , 9-29% CO 2 3.2.2 Các tính chất của Biogas. a. Tính chất vật lý. Bảng 3.1 Các tính chất của các thành phần Biogas SVTH: Nguyễn Văn Công_Lớp 06C4A Trang: 10 Chất béo. Các chất tan Huỷ chất béo. Vi khuẩn phân Hydrat cacbon Vi khuẩn phân Huỷ Cenluloza huỷ prôtêin Prôtêin Vi khuẩn phân Vi khuẩn + Axít hữu cơ có KLPT nhỏ + CO 2 , H 2 + Ancol . sinh axít Giai đoạn III. Vi khuẩn sinh CH 4 + CH 4 + H 2 S,CO 2 Giai đoạn II. Giai đoạn I. . tài này là nghiên cứu thiết kế hệ thống nhiên liệu Biogas nén cho động cơ ZH1115 lắp trên máy xới. . Máy xới là một trong những loại máy nông nghiệp phổ biến. cung cấp Biogas cho động cơ như thế nào cho có hiệu quả nhất. Có cần thiết một hệ thống nén khí hay một hệ thống cung cấp đặc biệt nào khác cho động cơ hay