Chương 1 – Tổng Quan Trang 9 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ Nguyễn Văn Toán Thuyết Minh Chương 2 NHIÊN LIỆU TRẤU 2. TỔNG QUAN Việt Nam là nước đang trong giai đoạn phát triển, và là một nước có ngành lúa nước rất phát triển, là một trong những Quốc Gia xuất khẩu gạo lớn nhất thế giới. Với diện tích canh tác lúa khoảng 22% diện tích đất tự nhiên, sản lượng lúa trung bình hàng năm khoảng 39 triệu tấn lúa (2008) và số liệu chi tiết trình bày trong bảng sau. Sản lượng lúa hàng năm theo khu vực [24] Khu vực 2005 2006 2007 2008 Đồng bằng sông Hồng 6,398.00 Trung du và miền núi phía Bắc 2,864.90 Bắc Trung Bộ và Duyên hải miền Trung 5,342.40 Đông Nam Bộ 1,211.30 Đồng bằng sông Cửu Long 19,298.10 Đơn vị: Nghìn tấn.1 cho thấy sản lượng lúa hàng năm, đặc biệt trong năm 2008 tập trung chủ yếu tại Đồng bằng sông Cửu Long (53.41%), Đồng bằng sông Hồng (17.50%), Bắc Trung Bộ và Duyên hải miền Trung (15.
Đáng kể nhất vẫn là Đồng bằng sông Cửu Long chiếm hơn nửa sản lượng lúa trong cả nước, đồng thời Chính phủ đang có chủ trương thành lập các trung tâm nông sản (chợ gạo) tại 3 tỉnh Cần Thơ, An Giang, Tiền Giang, thuận lợi cho việc thương mại lúa gạo, hình thành các cơ sở xay xát quy mô lớn. Vì thế rất thuận lợi trong quá trình thu gom và vận chuyển trấu về nhà máy. Chương 2 – Nhiên Liệu Trấu Trang 10 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ Nguyễn Văn Toán Thuyết Minh Sản lượng lúa của các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) phân bố không đều, tập trung nhiều tại các tỉnh An Giang, Kiên Giang, Đồng Tháp, Long An và Sóc Trăng. Theo Tổng Cục Thống Kê, sản lượng lúa chi tiết tại các tỉnh thuộc ĐBSCL được trình bày trong bảng dưới.
Sản lượng lúa hàng năm của các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long [24] STT Các tỉnh 2005 2006 2007 2008 1 Long An 1,934.60 Đơn vị: Nghìn tấn Nhìn chung, sản lượng lúa gạo không đều theo hàng tháng, mà tập trung vào các mùa vụ canh tác trong năm. Thông thường một năm canh tác được bốn (4) vụ lúa: Đông Xuân, Hè Thu, Thu Đông và vụ Mùa; nhưng không phải vùng nào cũng canh tác được bốn (4) vụ như trên, đa số các vùng ĐBSCL chỉ canh tác được ba (3) vụ, do thời điểm canh tác vụ Thu Đông (tháng 9 – tháng 10) hay bị lũ lụt, nên người nông dân không canh tác được vụ này. Theo thống kê của Tổng Cục Thống Kê về sản lượng lúa của các tỉnh ĐBSCL theo vụ mùa trong năm 2008 như sau: Chương 2 – Nhiên Liệu Trấu Trang 11 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ Nguyễn Văn Toán Thuyết Minh Bảng 2. Sản lượng lúa gạo theo thời thụ trong năm 2008 Vụ thu hoạch Thời vụ Sản lượng theo % Đông Xuân Tháng 2 – Tháng 4 47.55% Hè Thu Tháng 6 – Tháng 9 44.83% Vụ Mùa Tháng 11 – Tháng 2 7.3 cho thấy sản lượng lúa gạo tập trung vào hai vụ chính là Đông Xuân và Hè Thu, do đó việc lưu trữ kho và phân phối đến các cơ sở xay xát mang nhiều ý nghĩa quan trọng.
ĐÁNH GIÁ TRỮ LƯỢNG NHIÊN LIỆU TRẤU Với sản lượng lúa rất lớn như trên, sau khi xay xát chế biến thành gạo, các nhà máy xay xát thải ra môi trường một lượng trấu rất lớn, và giải quyết lượng trấu này một cách hiệu quả, ít ảnh hưởng đến môi trường đang gặp rất nhiều khó khăn trên nhiều phương diện. Hiện trạng sử dụng nhiên liệu trấu: - Làm thức ăn gia súc, sản xuất phân bón và chế biến ván ép. - Làm nhiên liệu trong sinh hoạt hàng ngày, và trong các cơ sở công nghiệp và tiểu công nghiệp như các lò hơi công nghiệp công suất nhỏ, lò gốm, lò gạch, lò gốm, … - Sản xuất củi trấu: Dùng các máy ép củi trấu có công suất 70÷80 kg củi/giờ. Củi trấu rất dễ sử dụng trong sinh hoạt cũng như trong sản xuất công nghiệp.
Nhưng hiện nay phương pháp này chưa được áp dụng rộng rãi và đang có xu hướng phát triển. Nếu công nghệ này được phát triển phổ biến trên quy mô lớn sẽ làm giảm đáng kể việc ô nhiễm môi trường do trấu. - Sử dụng trấu để phát điện thì gần như không có. Theo khảo sát và đánh giá của một số nghiên cứu, lượng trấu chiếm khoảng 20% hạt lúa.
Do đó, từ sản lượng lúa của các tỉnh thành trong cả nước trình bày trong bảng 2.1, ta có thể ước tính được lượng trấu của cả nước trong năm 2008. Mặt khác, theo kết quả khảo sát và thống kê, tổng lượng trấu hiện nay dùng trong sinh hoạt và công nghiệp chiếm khoảng 30% lượng trấu thải ra từ các nhà máy xay xát. Chương 2 – Nhiên Liệu Trấu Trang 12 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ Nguyễn Văn Toán Thuyết Minh Vì thế, còn khoảng 70% lượng trấu dư thừa có thể sử dụng để sản xuất điện năng. Nhưng xét về khía cạnh thu gom và vận chuyển trấu từ các cơ sở xay xát về đến nhà máy điện, thì lượng trấu được sử dụng còn khoảng 60%.
Từ các số liệu giả thiết này, chúng ta tính toán được khả năng công suất lắp đặt nhiệt điện trấu của các khu vực trong nước như bảng dưới. Công suất điện trấu có thể lắp đặt của các khu vực trong nước Sản lượng Trấu cho sản Công suất Khu vực trấu (nghìn xuất điện lắp đặt tấn) (nghìn tấn) (MW) Đồng bằng sông Hồng 1,355.04 Trung du và miền núi phía Bắc 579.65 Bắc Trung Bộ và Duyên hải miền Trung 1,225.28 Đông Nam Bộ 261.93 Đồng bằng sông Cửu Long 4,136.13 Trong quá trình tính toán công suất điện trấu có thể lắp đặt, giả sử hiệu suất sử dụng nhiên liệu trấu sản xuất điện năng là 20%, nhiệt trị nhiên liệu trấu là 13,000kJ/kg.4 cho thấy gần 400MW điện trấu có thể khai thác được từ nguồn trấu tiềm năng này. Trong đó, khu vực ĐBSCL rất đáng kể với khoảng 200MW. TRẤU Ở KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 2.
Đánh giá năng lượng trấu tại các tỉnh Tương tự với cách đánh giá khả năng công suất điện trấu có thể lắp đặt trong phạm vi cả nước, chúng ta tiến hành đánh giá cho các tỉnh thuộc ĐBSCL, qua đó xem xét và đánh giá khả năng quy mô công suất của đề tài luận văn này. Từ sản lượng lúa của các tỉnh thuộc ĐBSCL trình bày trong bảng 2.2 nêu trên, công suất điện trấu có thể lắp đặt cho các tỉnh như sau: Chương 2 – Nhiên Liệu Trấu Trang 13 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ Nguyễn Văn Toán Thuyết Minh Bảng 2. Công suất điện trấu có thể lắp đặt của các tỉnh thành thuộc ĐBSCL Trấu cho sản Sản lượng trấu Công suất lắp Tỉnh thành xuất điện (nghìn (nghìn tấn) đặt (MW) tấn) Long An 435.5 cho thấy một số tỉnh thành có nhiều khả năng xây dựng, lắp đặt nhà máy điện trấu như: An Giang (30MW), Kiên Giang (30MW), Đồng Tháp (25MW), Long An (20MW). Do đó, để quy hoạch địa điểm xây dựng nhà máy, cần chú ý các tỉnh thành này có tiềm năng lớn trong việc thu gom và vận chuyển nhiên liệu dễ dàng hơn.
Phương thức vận chuyển trấu đến nhà máy Một trong những khó khăn chính khi xây dựng và vận hành nhà máy điện trấu là phương thức và tính hiệu quả trong việc vận chuyển và lưu trữ nhiên liệu trấu. Trấu là loại nhiên liệu có khối lượng riêng thấp, nên việc vận chuyển gặp nhiều khó khăn về công suất thiết bị vận chuyển. Khối lượng riêng trung bình của trấu vào khoảng Chương 2 – Nhiên Liệu Trấu Trang 14 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ Nguyễn Văn Toán Thuyết Minh 120÷150 kg/m³, do đó thiết bị vận chuyển trấu cần có thể tích chứa lớn hơn rất nhiều so với vận chuyển than, dầu, … Các cơ sở xay xát lúa gạo thường có quy mô công suất nhỏ, không tập trung và nằm cạnh các con sông, kênh, rạch nhằm thuận lợi cho việc vận chuyển lúa, gạo. Do đó, việc vận chuyển trấu bằng đường sông cũng rất thuận lợi.
Nhưng hiện nay, khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long có nhiều trung tâm xay xát quy mô công suất lớn, việc xay xát được thực hiện quanh năm. Do đó, khi địa điểm xây dựng nhà máy cần thiết đặt gần các trung tâm xay xát này nhằm giảm chi phí vận chuyển và đáp ứng đủ nhu cầu nhiên liệu cho nhà máy trong năm. Mặt khác, đặc điểm của khu vực Đồng bằng sông Cửu Long là có hệ thống sông ngòi chằng chịt, mạng lưới giao thông đường sông phát triển rất tốt, vì thế phương thức vận chuyển trấu từ các nhà máy xay xát đến nhà máy điện bằng đường sông được đánh giá là khả thi. ĐẶC TÍNH NHIÊN LIỆU TRẤU Đặc tính nhiên liệu trấu ảnh hưởng rất lớn đến việc lựa chọn công nghệ và thiết kế buồng đốt lò hơi, thiết kế nhiệt động lực học của quá trình cháy, thiết kế hệ thống cung cấp, vận chuyển và lưu trữ nhiên liệu, và ảnh hưởng đáng kể đến quá trình vận hành, bảo dưỡng sau này.
Vì thế, việc nghiên cứu các đặc tính nhiên liệu trấu rất cần thiết cho các giai đoạn sau của đề tài. Thành phần hóa học của trấu thay đổi theo từng vùng, nhưng nhìn chung mức độ dao động của đặc tính nhiên liệu trấu không rộng. Do đó, trong phạm vi đề tài này sẽ lấy các thành phần hóa học điển hình, để tính toán sơ đồ nhiệt nhà máy. Đặc tính hóa học Đặc tính hóa học của nhiên liệu trấu sẽ được xác định sau khi phân tích các thành phần hóa học.
Đặc tính hóa học của nhiên liệu trấu Phân tích cơ bản Đơn vị Min Trung bình Max (% khối lượng) Thành phần carbon, Clv % 31.58 Thành phần hydro, Hlv % 4.12 Chương 2 – Nhiên Liệu Trấu Trang 15 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Luận Văn Thạc Sĩ Nguyễn Văn Toán Thuyết Minh Phân tích cơ bản Đơn vị Min Trung bình Max (% khối lượng) Thành phần oxy, Olv % 31.08 Thành phần nitơ, Nlv % 0.87 Thành phần lưu huỳnh, Slv % 0.20 Hàm lượng ẩm, Wlv % 8.94 Hàm lượng tro xỉ, Alv % 15.00 - Các thành phần hóa học của nhiên liệu trấu thay đổi, nhưng ở đây chúng ta lấy giá trị trung trình làm cơ sở cho quá trình tính toán, thiết kế sau này. Đặc tính công nghệ Bảng 2. Đặc tính công nghệ của nhiên liệu trấu Thông số Đơn vị Min Trung bình Max 1. Phân tích sơ bộ - Carbon cố định, C % 14.64 - Hảm lượng tro xỉ, A % 15.28 - Hàm lượng ẩm, W % 8.
Nhiệt trị nhiên liệu - Nhiệt trị cao kJ/kg 12,638.
