Nghiên cứu thực nghiệm mô hình khí hóa kiểu nghịch đốt viên nén đa nguyên liệu có thành phần rác thải nylon và mùn cưa (Nguyễn Phi Trường An) Full

Ngành công nghiệp chế biến gỗ ở Việt Nam là một trong những ngành phát triển nhanh về số lượng và chất lượng. Trong quá trình chế biến gỗ phát sinh nhiều vấn đề về môi trường do chế biến gỗ và rác thải nylon từ hoạt động sinh hoạt. Việc nghiên cứu các phương án để sử dụng chất thải từ phế phẩm gỗ và xử lý nylon là cần thiết nhằm nâng hiệu quả sử dụng năng lượng và giảm ô nhiễm môi trường.

Một trong các phương án là tạo ra hỗn hợp giữa nylon và mùn cưa thông qua việc tạo ra viên nén làm nguyên liệu đốt dưới dạng khí hóa.

Công nghệ khí hóa hiện nay đang sử dụng chủ yếu là cấp nhiệt cho các phụ tải, nguồn nguyên liệu cho khí hóa chủ yếu là các phụ phẩm trong nông nghiệp có sẵn hoặc rác thải sinh hoạt, chưa có nhiều công bố nghiên cứu khí hóa đốt viên nén với các thành phần rác thải sinh hoạt có nguồn gốc hữu cơ và rác thải nhựa từ các quá trình chế biến, sản xuất khác.

Xuất phát từ vấn đề thực tiễn trên, luận văn cao học thực hiên một nghiên cứu đốt khí hóa viên nén có thành phần là mùn cưa và rác thải nylon trong nhà máy chế biến gỗ .

Nghiên cứu đã tiến hành thực nghiệm xác định được công thức sản xuất ra viên nén đa thành phần có thành phần mùn cưa và rác thải nylon, thiết kế, chế tạo được một lò đốt khí hóa kiểu nghịch (updraft) để đốt viên nén và thực nghiệm đốt viên nén này trong

điều kiện thực tế để cấp nhiệt cho một mô hình máy sấy nông sản quy mô nhỏ. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đã xác định thành phần nylon trong viên nén là 25%, độ ẩm viên nén là 12%, đường kính viên nén 6 mm, tỉ lệ thu hồi viên nén 76,7% và hiệu suất đốt khí hóa 28% khi hệ số ER = 0,24.

NỘI DUNG:

Quyết định giao đề tài ............................................................................................... iii

LÝ LỊCH KHOA HỌC ............................................................................................... v

LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................... xii

LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................... xiii

TÓM TẮT ......................................................................................................... xiiii

ABSTRACT ..................................................................................................... xiiiii

DANH SÁCH KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ....................................................... xx

DANH MỤC HÌNH ẢNH ..................................................................................... xxii

DANH MỤC CÁC BẢNG ..................................................................................... xxv

CHƯƠNG MỞ ĐẦU ............................................................................................ xxvi

1. ĐẶT VẤN ĐỀ............................................................................................... xxvi

2. MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN .................................................................. xxviii

3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ THỰC HIỆN ......................................... xxviii

4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU ...............................................................................xxi

5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................. xxix

6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ........................... xxix

Chương 1 TỔNG QUAN ....................................................................................... 1

1.1. Tổng quan về sản xuất viên nén ....................................................................... 1

1.1.1.Giới thiệu tổng quát về viên nén và các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng…1

1.1.2. Quy trình sản xuất viên nén ...................................................................... 3

1.1.3. Các công bố về sản xuất viên nén đa nguyên liệu ................................... 7

1.2. Công nghệ khí hóa sinh khối .......................................................................... 10

1.2.1. Thiết bị khí hóa ngược chiều (updraft gasifier) ..................................... 10

1.2.2. Thiết bị khí hóa thuận chiều (downdraft gasifier) .................................. 11

1.2.3. Thiết bị khí hóa có dòng đi kiểu chéo (crossdraft gasifier) ................... 11

1.2.4. Ưu, nhược điểm của các loại lò khí hóa sinh khối lớp cố định .............. 12

1.2.5. Một số ứng dụng lò đốt khí hóa trên thế giới và tại Việt Nam .............. 13

a) Tình hình nghiên cứu ứng dụng trên thế giới. .................................... 13

xvii

b) Tình hình nghiên cứu ứng dụng tại Việt Nam. .................................... 15

1.3. Các công bố nghiên cứu về khí hóa kiểu nghịch ........................................... 16

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ......................... 23

2.1. Lý thuyết về khí hóa sinh khối ....................................................................... 23

2.1.1. Quá trình khí hóa sinh khối ..................................................................... 23

2.1.2. Các phản ứng xảy ra trong những vùng khác nhau của lò khí hóa ......... 26

a) Trong vùng nhiệt phân. ....................................................................... 26

b) Trong vùng cháy. ................................................................................ 26

c) Trong vùng khí hóa. ............................................................................ 27

2.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến khí hóa sinh khối .......................................... 27

a) Chủng loại và đặc tính của nhiên liệu. ................................................ 27

b) Kích thước của nhiên liệu. .................................................................. 27

c) Độ ẩm nhiên liệu. ................................................................................ 28

d) Nhiệt độ trong lò khí hóa. ................................................................... 28

e) Hệ số tỉ lệ không khí (ER). ................................................................. 28

2.2. Tính toán thiết kế lò đốt khí hóa kiểu nghịch ................................................ 28

2.2.1. Các thông số sử dụng tính toán thiết kế lò đốt khí hóa ........................... 28

a) Thông số viên nén đa nguyên liệu ...................................................... 28

b) Nhiệt lượng từ buồng đốt khí hóa cung cấp cho máy sấy. ................. 29

2.2.2. Tính toán lượng viên nén cần cung cấp cho buồng đốt khí hóa. ............ 29

2.2.3. Tính toán đường kính buồng đốt khí hóa. ............................................... 29

2.2.4. Tính toán chiều cao tối thiểu buồng chưa nguyên liệu và phản ứng khí hóa

2.2.5. Tính toán tốc độ cháy viên nhiên liệu trong buồng đốt khí hóa ............. 30

2.2.6. Lượng không khí cần thiết để hóa khí .................................................... 30

2.2.7. Tính toán vận tốc khí qua ghi ................................................................. 30

2.2.8. Tính toán trở lực của dòng khí đi qua lớp nhiên liệu .............................. 30

2.2.9. Tính toán tổn thất cục bộ dòng khí đi qua buồng phản ứng khí hóa....... 31

2.2.10. Tính toán các thông số của quạt cấp khí cho buồng đốt khí hóa .......... 32

Chương 3 VẬT LIỆU, PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP.......................... 34

3.1. Vật liệu nghiên cứu ........................................................................................ 34

3.1.1. Mùn cưa .................................................................................................. 34

xviii

3.1.2. Nylon ....................................................................................................... 36

3.2. Mô hình thí nghiệm ........................................................................................ 38

3.2.1. Máy cắt nylon .......................................................................................... 38

3.2.2. Máy ép viên nén ...................................................................................... 38

3.2.3. Thiết bị khí hóa kiểu nghịch (kiểu ngược chiều) .................................... 39

3.3. Thiết bị, dụng cụ đo đạc thí nghiệm.............................................................. 40

3.3.1 Thiết bị đo khối lượng .............................................................................. 40

3.3.2 Dụng cụ đo kích thước nhiên liệu ............................................................ 41

3.3.3 Dụng cụ đo thể tích riêng nhiên liệu ........................................................ 41

3.3.4 Dụng cụ sàng viên thu hồi........................................................................ 42

3.3.5 Thiết bị đo độ ẩm của nhiên liệu .............................................................. 42

3.3.6 Thiết bị phân tích mẫu khí ....................................................................... 43

3.3.7 Thiết bị lấy mẫu khí hóa .......................................................................... 43

3.3.8 Thiết bị đo tốc độ gió ............................................................................... 44

3.4. Phương pháp sản xuất viên nén .................................................................... 45

3.5. Phương pháp xác định các thông số kỹ thuật cơ bản của viên nén và thông số

hoạt động của lò khí hóa kiểu nghịch ........................................................................ 46

3.5.1. Xác định thông số kỹ thuật cơ bản của viên nén. .................................. 46

a) Xác định đường kính nguyên liệu. ...................................................... 46

b) Xác định độ ẩm nguyên liệu. .............................................................. 46

c) Xác định khối lượng thể tích nguyên liệu. .......................................... 46

d) Xác định khối lượng riêng của viên nén ............................................. 47

c) Xác định khối lượng thể tích viên nén ................................................. 47

f) Xác định độ ẩm viên nén trước khi đốt. ................................................ 47

g) Xác định nhiệt trị của viên nén ............................................................ 48

h) Xác định hiệu suất sản xuất viên nén .................................................. 48

3.5.2. Xác định các thông số hoạt động của lò khí hóa kiểu nghịch ................. 48

a) Nhiệt trị khí hóa .................................................................................. 48

b) Lượng nhiên liệu tiêu hao ................................................................... 49

c) Hệ số ER (Equivalent Ratio). .............................................................. 50

d) Hiệu suất khí hóa hệ thống ................................................................. 52

xix

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 54

4.1. Bố trí thí nghiệm ............................................................................................ 54

4.1.1. Quan hệ giữa kích thước nguyên liệu và khối lượng thể tích ................. 54

a) Chuẩn bị nguyên liệu .......................................................................... 54

b) Tiến trình ép viên. ............................................................................... 54

4.1.2. Bố trí thí nghiệm khí hóa và lấy mẫu. ..................................................... 55

a) Chuẩn bị để vận hành .......................................................................... 56

b) Vận hành lò khí hóa ............................................................................ 57

c) Phương pháp lấy mẫu khí hóa .............................................................. 58

d) Phương pháp thành phần sản phẩm khí hóa ........................................ 58

4.2. Kết quả thực nghiệm khí hóa ......................................................................... 60

4.2.1. Xác định ảnh hưởng của lưu lượng không khí cấp đến thành phần khí

........................................................................................................... 63

4.2.2.Xác định ảnh hưởng của lưu lượng không khí cấp đến nhiệt trị khí hóa

............................................................................................................ 66

4.2.3.Xác định ảnh hưởng của hệ số không khí cấp đến nhiệt trị khí hóa ....... 67

4.2.4. Xác định ảnh hưởng của hệ số không khí cấp đến hiệu suất lò khí hóa . 68

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................. 71

5.1. Các kết quả đạt được. ..................................................................................... 71

5.2. Kiến nghị ........................................................................................................ 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 73

PHỤ LỤC I: MÁY ÉP VIÊN KL 120B ................................................................... 78

PHỤ LỤC II: XÁC ĐỊNH QUAN HỆ GIỮA CÁC THÔNG SỐ SẢN XUẤT VIÊN

NÉN ĐA NGUYÊN LIỆU ............................................................................................ 80

PHỤ LỤC III: CHẾ TẠO LÒ KHÍ HÓA KIỂU NGƯỢC ....................................... 85

PHỤ LỤC IV: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MẪU KHÍ HÓA ...................................... 86

PHỤ LỤC V: CÁC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI..

LINK 1 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 2 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 3 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 4 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK DOWNLOAD (TÀI LIỆU VIP MEMBER)