Nghiên cứu khí hóa than ngầm: Mô phỏng và thực nghiệm hiệu quả

LỜI CÁM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tình hình năng lượng tại Việt Nam

1.2. Tổng quan về các loại than tại Việt Nam

1.3. Tình hình nghiên cứu UCG trong và ngoài nước

1.4. Các thí nghiệm liên quan đến UCG

1.5. Một số quy trình khí hóa khí than được áp dụng trên thế giới hiện nay

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ HÓA THAN NGẦM

2.1. Đặc điểm và nguyên lý khí hóa than

2.2. Mô hình dòng chảy rối k-ε

2.3. Xây dựng phương trình và các giải pháp điều chỉnh

2.4. Tính toán lý thuyết than sử dụng làm thực nghiệm

3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH KHÍ HÓA THAN NGẦM BẰNG PHẦN MỀM COMSOL MULTIPHYSICS

3.1. Tổng quan phần mềm Comsol multiphysic

3.2. Tầm quan trọng của phần mềm Comsol multiphysics

3.3. Cài đặt phần mềm

3.4. Xây dựng mô hình mô phỏng

3.5. Thiết kế mô hình

3.6. Vẽ mô hình trên Comsol Multiphysics

3.7. Cài đặt điều kiện và các thông số đầu vào cho mô phỏng

3.8. Mô phỏng quá trình truyền nhiệt và truyền chất

3.9. Lựa chọn lời giải phương trình

3.10. Thiết lập các thông số và điều kiện cho phương trình

3.11. Tạo lưới và giải mô hình

4. CHƯƠNG 4: QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH KHÍ HÓA THAN NGẦM

4.1. Mục đích và ý nghĩa

4.2. Mô tả hệ thống

4.3. Ý nghĩa của mô hình khí hóa thực nghiệm

4.4. Nguyên liệu than để khí hóa

4.5. Thuyết minh các dụng cụ đo

4.6. Quá trình thực nghiệm

5. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM

5.1. Kết quả mô phỏng

5.1.1. Kết quả mô phỏng khoang nhiệt

5.1.2. Kết quả mô phỏng hình khoang rỗng

5.1.3. Kết quả mô phỏng vectơ vận tốc

5.1.4. Kết quả mô phỏng quá trình truyền chất

5.2. Kết quả thực nghiệm

5.2.1. Kết quả than sau khí hoá

5.2.2. Kết quả đo nhiệt độ

5.2.3. Kết quả đo nhiệt độ so sánh với mô phỏng

5.2.4. Kết quả đốt cháy sản phẩm khí

5.2.5. Kết quả phân tích khí cháy

PHỤ LỤC HÌNH ẢNH

PHỤ LỤC BẢNG

BẢNG THUẬT NGỮ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu khí hóa than ngầm và ứng dụng

Nghiên cứu khí hóa than ngầm (UCG) đang trở thành một trong những giải pháp năng lượng quan trọng trong bối cảnh nguồn nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt. UCG cho phép chuyển đổi than đá thành khí đốt mà không cần khai thác trực tiếp, giúp giảm thiểu tác động môi trường. Công nghệ này đã được áp dụng tại nhiều quốc gia và đang thu hút sự quan tâm lớn từ các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp.

1.1. Khí hóa than ngầm Khái niệm và quy trình

Khí hóa than ngầm là quá trình chuyển đổi than đá thành khí đốt thông qua phản ứng hóa học trong lòng đất. Quá trình này diễn ra ở nhiệt độ và áp suất cao, giúp tạo ra khí tổng hợp có thể sử dụng cho sản xuất năng lượng hoặc hóa chất.

1.2. Lợi ích của khí hóa than ngầm trong năng lượng tái tạo

Khí hóa than ngầm không chỉ giúp tiết kiệm chi phí khai thác mà còn giảm thiểu phát thải khí nhà kính. Công nghệ này có thể cung cấp nguồn năng lượng ổn định và bền vững, góp phần vào việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

II. Thách thức trong nghiên cứu khí hóa than ngầm hiện nay

Mặc dù khí hóa than ngầm mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong quá trình nghiên cứu và ứng dụng. Các vấn đề về công nghệ, môi trường và kinh tế cần được giải quyết để đảm bảo tính khả thi của UCG.

2.1. Vấn đề công nghệ trong khí hóa than ngầm

Công nghệ khí hóa than ngầm vẫn đang trong quá trình phát triển. Các thiết bị và quy trình cần được cải tiến để tăng hiệu suất và giảm chi phí. Việc nghiên cứu các mô hình mô phỏng cũng rất quan trọng để tối ưu hóa quy trình.

2.2. Tác động môi trường của khí hóa than ngầm

Mặc dù UCG có thể giảm thiểu phát thải khí nhà kính, nhưng vẫn cần đánh giá kỹ lưỡng về tác động đến nguồn nước ngầm và môi trường xung quanh. Các nghiên cứu cần được thực hiện để đảm bảo rằng công nghệ này không gây ra ô nhiễm.

III. Phương pháp mô phỏng quá trình khí hóa than ngầm hiệu quả

Mô phỏng quá trình khí hóa than ngầm là một phần quan trọng trong nghiên cứu. Sử dụng phần mềm như COMSOL Multiphysics giúp các nhà nghiên cứu có thể dự đoán và tối ưu hóa các thông số trong quá trình khí hóa.

3.1. Giới thiệu phần mềm COMSOL Multiphysics

COMSOL Multiphysics là một công cụ mạnh mẽ cho việc mô phỏng các quá trình vật lý. Phần mềm này cho phép người dùng xây dựng mô hình 3D và thực hiện các tính toán phức tạp liên quan đến khí hóa than ngầm.

3.2. Quy trình mô phỏng khí hóa than ngầm

Quy trình mô phỏng bao gồm việc thiết lập các điều kiện biên, thông số đầu vào và lựa chọn phương pháp giải. Các kết quả mô phỏng sẽ giúp đánh giá hiệu suất của quá trình khí hóa và đưa ra các điều chỉnh cần thiết.

IV. Kết quả thực nghiệm trong nghiên cứu khí hóa than ngầm

Kết quả thực nghiệm là yếu tố quan trọng để xác nhận tính khả thi của mô hình mô phỏng. Các thí nghiệm đã được thực hiện để đo lường nồng độ khí cháy và hiệu suất khí hóa, từ đó rút ra những bài học quý giá.

4.1. Kết quả từ mô hình thực nghiệm khí hóa

Các thí nghiệm đã cho thấy khả năng thu được khí cháy với nồng độ cao. Kết quả này chứng minh rằng mô hình mô phỏng có thể phản ánh chính xác quá trình khí hóa trong thực tế.

4.2. So sánh giữa mô phỏng và thực nghiệm

Việc so sánh kết quả mô phỏng với thực nghiệm giúp xác định độ chính xác của mô hình. Những khác biệt giữa hai kết quả này sẽ cung cấp thông tin quý giá để cải tiến quy trình khí hóa.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu khí hóa than ngầm

Nghiên cứu khí hóa than ngầm đang mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực năng lượng. Với những tiến bộ trong công nghệ và nghiên cứu, UCG có thể trở thành một giải pháp bền vững cho vấn đề năng lượng toàn cầu.

5.1. Tương lai của công nghệ khí hóa than ngầm

Công nghệ khí hóa than ngầm có tiềm năng lớn trong việc cung cấp năng lượng sạch và bền vững. Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc cải thiện hiệu suất và giảm thiểu tác động môi trường.

5.2. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực UCG

Các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc phát triển các công nghệ mới, cải tiến quy trình khí hóa và đánh giá tác động môi trường một cách toàn diện. Điều này sẽ giúp tối ưu hóa việc sử dụng nguồn tài nguyên than đá.

Luận văn thạc sĩ về nghiên cứu mô phỏng và thực nghiệm quá trình khí hóa than ngầm