Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện đầu vào lò khí hóa đến thành phần syngas

• Tác giả: Lê Ngọc Thiện
• Người hướng dẫn: Th.S Phùng Minh Tùng
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
• Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện đầu vào lò khí hóa đến thành phần syngas
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Đà Nẵng

• LỜI NÓI ĐẦU
• CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
• 1.1. Tình trạng rác thải hiện nay
• 1.1.1. Tình trạng rác thải sinh hoạt
• 1.1.2. Giải pháp và cách xử lý
• 1.1.3. Tình trạng phụ phẩm nông nghiệp
• 1.1.4. Giải pháp và cách xử lý
• 1.2. Khái quát chung về biomass
• 1.2.1. Khái niệm về biomass
• 1.2.2. Áp dụng công nghệ nhiệt hóa học mới để chuyển hóa sinh khối (phế phẩm nông nghiệp) thành nhiên liệu
• 1.3. Khái quát về công nghệ syngas
• 1.3.1. Khái niệm syngas
• 1.3.2. Khí hóa sinh khối
• 1.3.3. Các công nghệ khí hóa sinh khối
• 1.3.4. Sử dụng syngas cho động cơ đốt trong
• 1.3.5. Sử dụng syngas cho động cơ xăng
• 1.3.6. Sử dụng syngas cho động cơ diesel
• 1.3.7. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ khí hóa sinh khối trong sản xuất năng lượng
• 1.3.8. Một số sơ đồ hệ thống khí hóa sinh khối sản xuất năng lượng quy mô nhỏ điển hình hiện nay
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Nguyên liệu sản xuất khí syngas
• 2.2. Nguyên lý cơ bản lò hóa khí syngas
• 2.2.1. Công nghệ khí hóa tầng cố định
• 2.2.2. Công nghệ khí hóa tầng sôi
• 2.3. Thiết kế hệ thống tạo khí biomass
• 2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khí hóa sinh khối
• 2.4.1. Kích thước nhiên liệu
• 2.4.2. Độ ẩm nhiên liệu
• 2.4.3. Chủng loại và đặc tính nhiên liệu
• 2.4.4. Ảnh hưởng của hệ số tỷ lệ không khí (ER)
• 2.4.5. Ảnh hưởng của giản đồ nhiệt độ trong lò
• 2.4.6. Ảnh hưởng của thành phần hóa học trong sinh khối
• 2.4.7. Ảnh hưởng của tốc độ gia nhiệt
• 2.4.8. Ảnh hưởng của môi chất truyền nhiệt
• 2.4.9. Ảnh hưởng của áp suất trong lò phản ứng
• 3. CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
• 3.1. Sơ đồ hệ thống thực nghiệm
• 3.2. Dụng cụ, nguyên liệu của quá trình thực nghiệm
• 3.2.1. Nguyên liệu sinh khối sử dụng trong thực nghiệm
• 3.2.2. Đặc tính của nhiên liệu mùn cưa
• 3.3. Quy trình thực nghiệm
• 3.4. Mô tả quá trình vận hành hệ thống lò khí hóa tầng cố định
• 3.4.1. Hiệu chỉnh hệ số dư lượng không khí
• 3.5. Sự phân bố của nhiệt độ lò theo tốc độ gió cấp vào
• 3.6. Tiến hành thực nghiệm và khảo sát
• 3.7. Đánh giá kết quả quá trình khí hóa
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về lò khí hóa và syngas

Lò khí hóa là một công nghệ quan trọng trong việc chuyển đổi biomass thành năng lượng tái tạo. Khí hóa là quá trình biến đổi các nguyên liệu rắn thành khí tổng hợp, hay còn gọi là syngas. Syngas chủ yếu bao gồm hydro, cacbon monoxit và một lượng nhỏ cacbon dioxide. Việc nghiên cứu điều kiện đầu vào của lò khí hóa có vai trò quyết định đến thành phần syngas. Các yếu tố như kích thước nguyên liệu, độ ẩm, và tỷ lệ không khí đều ảnh hưởng đến hiệu suất và chất lượng của syngas. Theo nghiên cứu, việc tối ưu hóa các điều kiện này có thể dẫn đến việc sản xuất syngas với tỷ lệ cao hơn, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.

1.1. Tình trạng rác thải và nguồn nguyên liệu

Việt Nam hiện đang đối mặt với vấn đề ô nhiễm môi trường do lượng rác thải sinh hoạt và nông nghiệp ngày càng gia tăng. Theo thống kê, mỗi năm, Việt Nam thải ra hàng triệu tấn rác, trong đó một phần lớn có thể được sử dụng làm nguyên liệu cho quá trình khí hóa. Việc sử dụng biomass từ rác thải không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra nguồn năng lượng tái tạo. Nghiên cứu cho thấy, việc chuyển đổi rác thải thành syngas có thể góp phần giải quyết vấn đề năng lượng và môi trường một cách bền vững.

II. Cơ sở lý thuyết về lò khí hóa

Lò khí hóa hoạt động dựa trên nguyên lý nhiệt hóa, trong đó nguyên liệu được đốt cháy trong môi trường thiếu oxy. Nguyên liệu khí hóa có thể là rác thải sinh hoạt, phế phẩm nông nghiệp hoặc than đá. Các yếu tố như nhiệt độ, áp suất và tỷ lệ không khí đều ảnh hưởng đến quá trình khí hóa. Nghiên cứu cho thấy, việc điều chỉnh các yếu tố này có thể tối ưu hóa hiệu suất khí hóa và cải thiện chất lượng syngas. Các công nghệ khí hóa hiện nay bao gồm khí hóa tầng cố định và khí hóa tầng sôi, mỗi loại có ưu điểm và nhược điểm riêng. Việc lựa chọn công nghệ phù hợp sẽ quyết định đến hiệu quả của quá trình sản xuất syngas.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khí hóa

Quá trình khí hóa bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, trong đó kích thước và độ ẩm của nguyên liệu là hai yếu tố quan trọng. Kích thước nhỏ hơn giúp tăng diện tích tiếp xúc, từ đó nâng cao hiệu suất khí hóa. Độ ẩm cũng ảnh hưởng đến khả năng cháy và sản xuất syngas. Nghiên cứu cho thấy, độ ẩm tối ưu cho quá trình khí hóa thường nằm trong khoảng 10-20%. Ngoài ra, tỷ lệ không khí cũng cần được điều chỉnh để đảm bảo quá trình diễn ra hiệu quả, tránh tình trạng thiếu hoặc thừa oxy.

III. Khảo sát thực nghiệm và đánh giá

Khảo sát thực nghiệm được thực hiện để đánh giá ảnh hưởng của các điều kiện đầu vào đến thành phần syngas. Hệ thống lò khí hóa được thiết kế để kiểm tra các yếu tố như nhiệt độ, áp suất và tỷ lệ không khí. Kết quả cho thấy, việc điều chỉnh các yếu tố này có thể làm tăng đáng kể tỷ lệ sản xuất syngas. Đặc biệt, việc tối ưu hóa nhiệt độ trong lò khí hóa đã cho thấy sự gia tăng rõ rệt về chất lượng và số lượng syngas thu được. Các kết quả này không chỉ có giá trị trong nghiên cứu mà còn có thể áp dụng thực tiễn trong việc phát triển công nghệ khí hóa tại Việt Nam.

3.1. Đánh giá kết quả quá trình khí hóa

Kết quả từ quá trình thực nghiệm cho thấy, việc tối ưu hóa các điều kiện đầu vào đã dẫn đến sự cải thiện rõ rệt về hiệu suất khí hóa. Tỷ lệ syngas thu được cao hơn so với các nghiên cứu trước đó. Điều này chứng tỏ rằng, việc nghiên cứu và điều chỉnh các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khí hóa là rất cần thiết. Các ứng dụng thực tiễn của syngas trong sản xuất điện và nhiên liệu động cơ đốt trong cũng được nhấn mạnh, cho thấy tiềm năng lớn của công nghệ này trong việc phát triển năng lượng tái tạo tại Việt Nam.