Khảo sát sản phẩm khí tổng hợp trong lò khí hóa phụ phẩm nông nghiệp xuôi chiều liên tục

Bài viết trình bày kết quả khảo sát thực nghiệm đánh giá sản phẩm khí tổng hợp có thể đốt cháy được của lò khí hóa phụ phẩm nông nghiệp (lõi ngô, vỏ trấu) xuôi chiều quy mô công nghiệp.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khảo sát sản phẩm khí tổng hợp trong lò khí hóa phụ phẩm nông nghiệp xuôi chiều liên tụcKẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNGKHẢO SÁT SẢN PHẨM KHÍ TỔNG HỢP TRONG LÒ KHÍ HÓAPHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP XUÔI CHIỀU LIÊN TỤCNguyễn Đình Tùng1*, Nguyễn Văn Tiến2Tóm tắt: Bài báo trình bày kết quả khảo sát thực nghiệm đánh giá sản phẩm khí tổng hợp có thể đốt cháyđược của lò khí hóa phụ phẩm nông nghiệp (lõi ngô, vỏ trấu) xuôi chiều quy mô công nghiệp. Kết quảcho thấy trong khí tổng hợp syngas của các khí thành phần đạt được như sau: CO ≈ 15,01%, H2 ≈ 2,65%,CH4 ≈ 15,01% (đối với lõi ngô) và CO ≈ 15,77%, H2 ≈ 3,02%, CH4 ≈ 11,6% (đối với vỏ trấu). Nhờ kết quả tốiưu hóa thực nghiệm (ví dụ đối với lõi ngô) đã tìm được các thông số tối ưu để chất lượng khí tổng hợp đạtđược tốt nhất, cụ thể các thông số tối ưu: độ ẩm (15,12%); lưu lượng gió (51,52m3/h); tỷ lệ nhiên liệu tiêuthụ (148,81 Kg/h).Từ khóa: Khí tổng hợp; lò khí hóa phụ phẩm nông nghiệp; khí hóa xuôi chiều liên tục.Investigation of syngas production in continuous-flow downdraft agricultural residues gasifierAbstract: The paper presents the results of an experimental investigation designed to evaluate the syngasquality/syngas production which can be burnt in an industrial continuous-flow downdraft agricultural residues (corn cob, rice husk) gasifier. The results show that the syngas consists of CO ≈ 15,01%, H2 ≈ 2,65%,CH4 ≈ 15,01% (for corn cob) and CO ≈ 15,77%, H2 ≈ 3,02%, CH4 ≈ 11,6% (for rice husk). By results of anexperimental optimization (for example corn cob), the optimal parameters required to achieve the best syngas quality are found. The specific optimal parameters are: the moisture content (15.12%); the air flow ratio(51.52 m3/h); the fuel consumption ratio (148.81 kg/h).Keywords: Syngas; agricultural residues gasifier; continuous downdraft gasification.Nhận ngày 10/5/2017; sửa xong 7/6/2017; chấp nhận đăng 23/6/2017Received: May 10, 2017; revised: June 7, 2017; accepted: June 23, 20171. Đặt vấn đềViệt Nam là đất nước sản xuất nông nghiệp, hàng năm sau vụ thu hoạch thải ra môi trường hàng triệutấn phế phụ phẩm nông nghiệp, trong đó chiếm tỷ trọng nhiều là lõi ngô, vỏ trấu. Theo số liệu của Tổng cụcThống kê, hiện cả nước có khoảng 800.000 ha ngô. Quá trình chế biến nông sản đã thải ra môi trường khoảng800 nghìn tấn lõi ngô, và khoảng hàng triệu tấn vỏ trấu mỗi năm [1-4]. Lượng phụ phẩm nông nghiệp này phầnlớn ở các vùng nông thôn, miền núi, trong số đó một phần được sử dụng làm chất đốt, một phần rất nhỏ đượcdùng để trồng nấm, còn lại chủ yếu thải ngoài môi trường (vệ đường, sông, suối, ao, hồ, ruộng, đồng) gây ônhiễm môi trường nước (khi bị bỏ thối), gây ô nhiễm môi trường khí và bị trai hóa đất (khi được đốt bỏ ngayngoài đồng). Bởi vậy, tìm ra giải pháp công nghệ để tái sử dụng lượng phụ phẩm dư thừa chuyển đổi thànhnăng lượng nhiệt sơ cấp theo công nghệ khí hóa xuôi chiều để tận thu năng lượng nhiệt sử dụng cho sấy nôngsản sẽ mang lại hiệu quả kinh tế. Tuy nhiên hiệu quả kinh tế đem lại được sẽ phụ thuộc rất nhiều vào hiệusuất năng lượng nhiệt đạt được. Thực chất là phụ thuộc vào sản phẩm (chất lượng, sản lượng) khí tổng hợpsyngas do lò khí hóa đem lại, vì vậy nội dung bài báo này sẽ cho ta rõ hơn về vấn đề nêu trên.2. Vật liệu, phương pháp và thiết bị nghiên cứu2.1 Vật liệu nghiên cứuPhụ phẩm nông nghiệp được sử dụng trong nghiên cứu này là hai loại điển hình chiếm tỷ trọng lớn đólà lõi ngô và vỏ trấu. Với các đặc tính hóa, lý, các thành phần hóa học (hàm lượng của các bon (C), ôxy (O),ni tơ (N), lưu huỳnh (S), tro (a), hàm lượng ẩm (w)… đặc biệt là nhiệt trị thấp của nhiên liệu Hu) có trong 1kgvật liệu (nguyên liệu) như trên Bảng 1 có ảnh hưởng rất lớn đến sản phẩm khí tổng hợp được sinh ra [5-6].PSG.TS, Viện nghiên cứu Thiết kế chế tạo máy nông nghiệp, Bộ Công Thương.ThS, Viện nghiên cứu Thiết kế chế tạo máy nông nghiệp, Bộ Công Thương.*Tác giả chính. E-mail: ndtung.hn@gmail.com.12TẬP 11 SỐ 407 - 2017155KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNGBảng 1. Các đặc tính lý - hóa của lõi ngô [1-4]Thành phần (%)(C)(H)(O)(N)(S)(a)(w)Hu (MJ/kg)Lõi ngô43,65,241,60,15-3,056,415,652,315,20Khối lượng riêngVỏ trấu39,79245 (kg/m )35,2338,630,13Khối lượng riêng-13,92145 (kg/m )32.2 Phương pháp và thiết bị đo trong nghiên cứuPhương pháp tổng hợp giữa lý thuyết, thực nghiệm và phương pháp quy hoạch thực nghiệm tối ưuđược sử dụng trong bài báo này. Ta thấy giá trị và độ chính xác của kết quả thực nghiệm chịu ảnh hưởngbởi nhiều yếu tố, trong đó có thiết bị đo. Các thiết bị đo như trên Hình 1 gồm: a- cân bàn để xác định khốilượng (VN); b- thiết bị đo nhiệt độ cầm tay kiểu súng bắn (Ebro - CHLB Đức); c- máy đo lưu lượng và vậntốc gió (Testo - CHLB Đức); d- các biến tần điều khiển tốc độ động cơ; e- ampe kìm đo điện năng tiêu thụ(CHLB Đức); f- ma ...