Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu phát triển hệ thống khí hóa sinh khối theo công nghệ downdraft

Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp vừa qua, em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ người đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình thực hiện đồ án. Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo trong bộ môn Công nghệ hữu cơ hóa dầu­Viện kỹ thuật Hóa học­Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã trang bị cho em những kiến thức bổ ích trong suốt quá trình học tập nghiên cứu để hoàn thành tốt đồ án này. Em cũng xin chân trọng cảm ơn thầy Nguyễn Tiến Cương và các anh chị trong xưởng Thiết Bị Áp Lực trường Đại học BKHN đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho em trong quá trình thực hiện đồ án. Cuối cùng em xin được bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới gia đình, người thân, nhóm đề tài khí hóa, bạn bè đã động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện để em hoàn thành đồ án này. Do điều kiện nghiên cứu còn hạn chế, kiến thức còn chưa sâu, thời gian có hạn nên đồ án này không tránh khỏi nhiều thiếu sót, em kính mong thầy cô góp ý giúp đỡ để bản đồ án được hoàn thiện hơn. Hà Nội, ngày 03 tháng 07 năm 2013 SVTH: Lê Tuấn Linh SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53­QN Trang: 1 Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN..................................................................................................................................1 MỤC LỤC........................................................................................................................................2 DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................................................3 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT........................................................................4 LỜI NÓI ĐẦU..................................................................................................................................5 PHẦN 1: TỔNG QUAN...................................................................................................................7 I. Tổng quan về nhiên liệu sinh khối...............................................................................................7 I.1. Nhiên liệu sinh khối [1]..........................................................................................................7 I.1.1. Năng lượng từ sinh khối................................................................................................7 I.1.2. Vai trò của nhiên liệu sinh khối......................................................................................8 I.2. Thành phần và tính chất hóa học của nguyên liệu sinh khối [12].......................................10 I.2.1. Thành phần hoá học......................................................................................................10 I.2.2. Thành phần nguyên tố hóa học.....................................................................................12 I.3. Tiềm năng sinh khối của Việt Nam [10].............................................................................13 I.4. Hiện trạng sử dụng sinh khối của Việt Nam [8]................................................................14 II. Tổng quan về công nghệ khí hóa...............................................................................................16 II.1. Lý thuyết về quá trình.........................................................................................................16 II.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình khí hóa sinh khôi.......................................................17 II.3. Công nghệ khí hóa tầng cố định.........................................................................................19 II.3.1. Phân loại khí hóa tầng cố định [9]..............................................................................19 II.3.2. Ưu nhược điểm và những tồn tại của công nghệ khí hóa sinh khối..........................23 II.4. Hiện trạng sử dụng công nghệ khí hóa sinh khối ở Việt Nam [9]....................................24 PHẦN 2: HỆ THỐNG KHÍ HÓA SINH KHỐI CÔNG SUẤT 8 kg/h............................................25 I. Hệ thống khí hóa.........................................................................................................................25 I.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống........................................................................................32 II. Quá trình thí nghiệm và phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm............................................34 II.1. Trình tự thí nghiệm ............................................................................................................34 II.1.1. Chuẩn bị nhiên liệu.....................................................................................................34 II.1.2. Thông gió và kiểm tra hệ thống...................................................................................35 II.1.3. Khởi động hệ thống.....................................................................................................35 II.1.4. Vận hành hệ thống và thu thập số liệu.......................................................................35 II.1.5. Ngừng thí nghiệm........................................................................................................36 II.2. Hệ thống thiết bị đo lường và phân tích ............................................................................36 II.2.1. Đo áp suất....................................................................................................................36 SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53­QN Trang: 2 Đồ án tốt nghiệp II.2.2. Đo nhiệt độ..................................................................................................................37 II.2.3. Đo lưu lượng không khí...............................................................................................38 II.2.4. Phân tích thành phần sản phẩm khí............................................................................38 II.2.5. Đo tar...........................................................................................................................38 II.3. Phương pháp phân tích tính toán và xử lí số liệu...............................................................40 II.3.1. Công thức tính toán......................................................................................................40 I.3.2. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm......................................................................44 III.2. Kết quả thí nghiệm với nhiên liệu viên nén mùn cưa......................................................65 III.2.1. Thí nghiệm 7...............................................................................................................65 III.2.2. Thí nghiệm 8...............................................................................................................68 III. 3. Bảng tổng hợp kết quả chạy thực nghiệm.....................................................................71 I.1. Sơ đồ hệ thống.....................................................................................................................73 I.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống.......................................................................................75 II. Kết quả và thảo luận.............................................................................................................77 II.1. Kết quả chạy thí nghiệm với nhiên liệu than hoa..............................................................77 II.1.1. Thí nghiệm 9................................................................................................................77 II.1.2. Thí nghiệm 10..............................................................................................................80 II.1.3. Thí nghiệm 11..............................................................................................................82 II.2. Kết quả chạy thí nghiệm với nhiên liệu viên nén mùn cưa...............................................86 II.2.1. Thí nghiệm 12..............................................................................................................86 II.2. Thí nghiệm 13.................................................................................................................90 II.3. Kết quả chạy thí nghiệm với nhiên liệu vỏ trấu...............................................................93 II.4. Bảng tổng hợp kết quả chạy thực nghiệm của hệ thống 30kg/h.....................................97 II.5. Kết quả tính toán cho một số mô hình khí hóa downdraft..................................................98 KẾT LUẬN...................................................................................................................................102 TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................................103 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Nguồn năng lượng NLSK so với các nguồn năng lượng tái sinh khác...........................8 Hình 1.1. Công thức hóa học của xenlulozo...................................................................................11 Hình 1.2. Các monome của Lignin.................................................................................................11 Với lợi thế một quốc gia nông nghiệp, Việt Nam có nguồn sinh khối lớn và đa dạng từ lúa, ngô, mía, sắn, lạc, bã cà phê, võ hạt điều......................................................................................13 Bảng 1.2: Sử dụng sinh khối theo năng lượng sử dụng cuối cùng...............................................14 SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53­QN Trang: 3 Đồ án tốt nghiệp Bảng 1.3: Một số ưu, nhược điểm của các loại lò KHSK lớp chặt.............................................22 Bảng 1.4: Các lĩnh vực sử dụng sinh khối hiện nay......................................................................24 Bảng 2.1: Đặc tính kỹ thuật của các mẫu sinh khối.....................................................................34 Bảng 2.2: Thành phần hóa học của các mẫu sinh khối.................................................................35 Bảng 2.3: Bảng tổng hợp kết quả chạy thực nghiệm hệ thống 8 kg/h........................................71 Bảng 3.1: Bảng tổng hợp kết quả chạy thực nghiệm hệ thống 30kg/h.......................................97 Bảng 3.2: Kết quả tính toán với SV = 0,7 m/s...............................................................................98 Bảng 3.3: Kết quả tính toán khi SV = 0,6 m/s...............................................................................98 Bảng 3.4: Sự phụ công suất thiết bị vào SV khi Dt không đổi...................................................100 Hình 3.5: Mối quan hệ giữa SV và công suất thiết bị khi Dt =300mm.......................................100 Bảng 3.5: Mối quan hệ giữa SV và công suất thiết bị khi Dt =500mm......................................101 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ­ ad: Các số liệu phân tích trên lượng khô nhận được ­ W: Hàm ẩm của sinh khối ­ A: Hàm lượng tro của sinh khối ­ V: Hàm lượng chất bốc của sinh khối ­ FC: Hàm lượng cacbon cố định của sinh khối SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53­QN Trang: 4 Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU An ninh năng lượng đang là vấn đề cấp thiết với tất cả các nước trên thế giới bao gồm cả những nước phát triển và nước đang phát triển do các nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt và trở lên đắt đỏ. Vì vậy việc tìm kiếm các nguồn năng lượng mới và sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo đang được đặc biệt chú trọng. Sinh khối là một nguồn năng lượng tái tạo có khả năng đáp ứng được những vấn đề thời sự trên. Thế giới đang quan tâm tìm cách sử dụng năng lượng sinh khối một cách có hiệu quả, trong đó công nghệ khí hóa sinh khối là một công nghệ mang lại hiệu quả cao. Ở Việt Nam công nghệ khí hóa sinh khối vẫn còn khá mới mẻ. Việc sử dụng công nghệ khí hóa sinh khối hiện nay chỉ dừng lại ở lĩnh vực cung cấp ... - tailieumienphi.vn