Chương 1 TỔNG QUAN 1. Tổng quan về nhiên liệu đốt: 1. Tổng quan về năng lượng của nhiên liệu: Năng lượng là một phần không thể thiếu cho sự phát triển kinh tế-xã hội của mọi quốc gia trên toàn cầu.Con người sử dụng công nghệ kĩ thuật để phát triển,tìm hiểu thêm về nhiều loại hình năng lượng mới để ngoài các loại năng lượng trong tự nhiên nhằm loại bỏ việc sử dụng nguồn tài nguyên có hạn trên trái đất như dầu mỏ,khí đốt.Một phần là để đảm bảo sự cạn kiệt tài nguyên trên trái đất,ô nhiễm môi trường làm ảnh hưởng đến cuộc sống của chính chúng ta.Cũng đã có rất nhiều nguồn năng lượng được đẩy mạnh cho việc khai thác sử dụng với năng suất ổn định và bảo đảm thân thiện với môi trường như:Năng lượng gió,năng lượng mặt trời,trong đó năng lượng sinh khối đang là năng lượng đặc biệt đang được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam.Đảm bảo ít sự tác động xấu đến môi trường xung quanh nhưng vẫn mang lại tính ổn định cho sự phát triển lâu dài cho nền kinh tế Việt Nam. Năng lượng sinh khối được biét đến là loại năng lượng sử dụng nhiên liệu chất đốt từ các loại cây công nghiệp,phế phẩm nông nghiệp như: trấu,vỏ cà phê,gỗ vụn,củi.Trong đó bã mía là nguồn nhiên liệu sinh khối cho thấy được sự hiệu quả về mặt năng suất,tác động xấu đến môi trường thấp,giá thành thấp.Được sử dụng rộng rãi và phát triển mạnh mẽ,làm nguồn nhiên liệu đốt tốt cho lò hơi điển hình là Nhà máy đường An Khê-Gia Lai.
Khái niệm 'chất thải thành của cải' sinh khối chuyển đổi sinh khối có giá trị thấp thành các sản phẩm giá trị gia tăng chứa đựng tiềm năng kinh tế cao, đã thu hút được sự quan tâm của cả giới học thuật và các doanh nghiệp trong ngành. Với khí hậu nhiệt đới, Malaysia có một ngành nông nghiệp phong phú và rừng mưa nhiệt đới dày đặc, làm nảy sinh vũ khí sinh khối mà hầu hết chúng đều chưa được sử dụng. Do đó, chuyển đổi "chất thải thành của cải" sinh khối thông qua các công nghệ chuyển đổi nhiệt hóa khác nhau và những thách thức tiềm năng đối với việc phân vùng thương mại ở Malaysia. Tình hình nghiên cứu ngoài nước: Trong bài báo này, một đánh giá quan trọng về tình trạng trưởng thành của bốn các tuyến chuyển đổi nhiệt hóa hứa hẹn nhất ở Malaysia (tức là khí hóa, nhiệt phân, hóa lỏng vàxử lý nước) được đưa ra.
Sự phát triển hiện nay của các công nghệ chuyển đổi nhiệt hóa cho sinh khối chuyển đổi ở Malaysia cũng được xem xét và đánh giá theo tiến độ toàn cầu. Bên cạnh đó, kỹ thuật cốt lõi Những thách thức trong việc thương mại hóa các công nghệ xanh này cũng được nhấn mạnh. Cuối cùng, triển vọng tương lai cho việc thương mại hóa thành công các công nghệ này ở Malaysia. Liên đoàn Công nghiệp Sinh khối Malaysia (MBIC) đã ghi nhận khoảng 96,54 triệu tấn (MT) trong tổng số dự kiến hàng năm sinh khối sẵn có ở Malaysia.
Sự phân bố của sinh khối các loại như thể hiện trong Hình 1 sau đó có thể tạo ra khoảng 4,4 USD tỷ giá trị kinh tế mỗi năm bằng cách giả định khả năng tiếp cận 30% và Tạo giá trị RM500 / MT. Việc huy động 25 triệu tấn chỉ riêng về sinh khối cọ dự kiến sẽ tạo ra khoảng 66.000 việc làm mới với tổng thu nhập quốc dân là 10 tỷ USD cũng như tăng công suất lắp đặt năng lượng tái tạo lên đến 2080 MW vào năm 2020 (EPU, 2015). Trong bối cảnh này, sinh khối chiếm tỷ trọng lớn nhất là 38%, vượt qua thị phần quang điện mặt trời cao nhất được báo cáo trong năm 2014 bởi Cơ quan Phát triển KHOA.LAI Phụ lục Trang 6 KHOA.LAI Năng lượng Bền vững (SEDA) (EPU, 2015). Nhìn chung, sản xuất sinh khối cọ ở Malaysia đặt ra một xu hướng ngày càng tăng trong suốt 10 năm qua (xem Hình 2).
Hơn nữa, dự kiến sẽ đạt được sản lượng sinh khối cọ N100 M t / y (Rizal và cộng sự, 2018). Xem xét kỹ lưỡng tiềm năng của khối lượng sinh học, có thể thuyết phục rằng có một cơ hội kinh doanh lớn cho sự phát triển của ngành công nghiệp sinh khối ở Malaysia (MiGHT, 2013; Lam và cộng sự, 2013; MGCC, 2017). Tình hình nghiên cứu trong nước: Ở việt nam công nghệ hóa sinh khối vẫn còn khá mới mẻ. Trong khi đó nguồn nguyên liệu với trữ lượng koorng lồ này lên đến hơn 160 triệu tấn mỗi năm [5] Nguồn sinh khối tiềm năng ở Việt Nam bao gồm các nhóm: o Phế phụ phẩm trồng trọt: trấu, rơm, rạ, bã mía, thân ngô, cây công nghiệp (sắn, cao su, dừa…), hạt các loại (lạc, macca, casava), cây ăn quả… o Phế phụ phẩm lâm nghiệp: giấy vụn, vụn gỗ…; o Phế phụ phẩm chăn nuôi: phân từ trại chăn nuôi gia súc, gia cầm; o Và chất thải rắn đô thị.1 Mô phỏng quan hệ sinh khối Theo ước tính, đến năm 2030 và năm 2050, tổng tiềm năng lý thuyết nguồn điện sinh khối lần lượt đạt khoảng 113 triệu MWh và 120 triệu MWh [3].
Tiềm năng lý thuyết nguồn điện sinh khối trên cả nước tăng khoảng 1,9%/năm đến năm 2030 và tăng khoảng 0,6%/năm cho giai đoạn 2030-2050 [3]. Mặc dù tiềm năng lý thuyết như trên, nhưng tiềm năng kỹ thuật của nguồn điện sinh khối ở Việt Nam thấp hơn do các giới hạn về khai thác theo từng vùng miền, khu vực. Tổng tiềm năng kỹ thuật nguồn điện sinh khối Việt Nam đến năm 2030 dự kiến sẽ đạt 75,5 triệu MWh và tăng lên 82,17 triệu MWh vào năm 2050 [3].LAI Phụ lục Trang 7 KHOA.2 Bản đồ thông tin sinh khối Việt Nam Bản đồ thông tin sinh khối Việt Nam (hình 1.2) thể hiện sự khác nhau về tiềm năng lý thuyết (trái) và tiềm năng kỹ thuật (phải) của phế phụ phẩm trồng trọt sau khi tính toán đến một số giới hạn khai thác như: được nông dân đồng ý bán phế phụ phẩm trồng trọt, chỉ tính sản lượng phế phụ phẩm còn thừa sau khi đã sử dụng những mục đích sẵn có [4]. Và để công nghiệp hóa nguồn năng lượng vô tận này chúng em chọn đồ án lò hơi sử dụng nghuyên liệu sinh khối, cụ thể ở đây là bã mía 1.
Sinh khối và môi trường: Sinh khối hấp thụ CO2 trong suốt quá trình phát triển và thải ra môi trường rất ít lượng CO2 khi bị đốt cháy nên góp phần làm giảm ảnh hưởng của hiệu ứng nhà kính. Mặt khác, năng lượng sinh khối không chứa lưu huỳnh và khi đốt cháy chỉ sinh ra một lượng nhỏ CO, đặc biệt không sinh ra các chất độc hại. Vì vậy dùng năng lượng sinh khối thì mục tiêu giảm ô nhiễm không khí sẽ được cải thiện so với dùng năng lượng có nguồn gốc từ xăng dầu.1 Sự sắp xếp nguyên tố và giá trị gia nhiệt của các loại nhiên liệu khác nhau Nhiên liệu C H O N S Ash Giá trị gia nhiệt Wt% MJ/dry- kg Than 73,3 5,3 10,2 0,7 2,8 7,6 30,4 Pittsburgh Than 70 4,3 10,2 0,7 2 13,8 33,5 Wyoming Gỗ 52 6,3 40,5 0,1 0 1 20,9 Vỏ cây 52,3 5,8 38,8 0,2 0 2,9 20,4 thông Bã mía 47,3 6,1 35,3 0 0 11,3 21,2 KHOA.LAI Phụ lục Trang 8 KHOA.LAI Rác thô 45,5 6,8 25,8 2,4 0,5 19 16,4 Rơm rạ 39,2 5,1 35,8 0,6 0,1 19,2 15,2 1. Giới thiệu về lò hơi Nồi hơi - Lò hơi (Tiếng anh: steam boiler) là thiết bị sử dụng nhiên liệu (than, củi, trấu, giấy vụn…) để đun sôi nước tạo thành hơi nước mang nhiệt để phục vụ cho các yêu cầu về nhiệt trong các lĩnh vực công nghiệp như giặt là, sấy gỗ, khách sạn … Tùy theo nhu cầu sử dụng mà người ta tạo ra nguồn hơi có nhiệt độ và áp suất phù hợp để đáp ứng cho các yêu cầu khác nhau.
Để vận chuyển nguồn năng lượng có nhiệt độ và áp suất cao này người ta dùng các ống chịu được nhiệt, chịu được áp suất cao chuyên dùng cho nồi hơi (lò hơi). Điều đặc biệt của nồi hơi (lò hơi) mà không thiết bị nào thay thế được là tạo ra nguồn năng lượng an toàn không gây cháy để vận hành các thiết bị hoặc động cơ ở nơi cần cấm lửa và cấm nguồn điện (như các kho xăng, dầu) Lò hơi hoạt động chủ yếu dựa vào nhiệt lượng sinh ra của nhiên liệu, biến thành nhiệt năng của hơi nước. Hơi này được cung cấp cho các quá trình sản xuất công nghiệp như gia nhiệt cho không khí để sấy, rửa thiết bị, cung cấp nhiệt trong các nhà máy dệt, sản xuất đường, hóa chất, rượu bia và nước giải khát… trong trường hợp này hơi sử dụng được gọi là hơi bão hòa (Saturated Steam). Ngoài ra, trong công nghệ cao, các nhà máy nhiệt điện dùng tuabin hơi để vận hành máy phát điện thì hơi được sử dụng được gọi là hơi quá nhiệt (Superheated Steam).3 Lò hơi ghi có hai ba-long 1.
Thành phần cơ bản của lò hơi - Lò hơi - Bộ phận sử dụng hơi - Bể cấp nước cho lò hơi - Hệ thống đường ống dẫn hơi và nước - Thiết bị điều khiển và van công nghiệp hơi nóng. Phân loại lò hơi -Tùy theo mục đích sử dụng mà cấu tạo lò hơi có thể khác nhau. Vì vậy phân loại chúng cũng khác nhau KHOA.LAI Phụ lục Trang 9 KHOA.LAI -Theo chế độ đốt nhiên liệu trong buồng lửa có các loại: lò ghi gồm lò ghi thủ công (ghi cố định), lò ghi nửa cơ khí và lò ghi cơ khí, lò phun đốt với nhiên liệu lỏng hay khí,… -Theo chế độ tuần hoàn của nước gồm các loại: tuần hoàn tự nhiên, đối lưu cưỡng bức, đối lưu tự nhiên -Theo lịch sử phát triển lò có các loại: kiểu bình, ống lò, ống lửa, ống nước -Theo thông số hay công suất của lò có: lò hơi công suất thấp, trung bình, cao, siêu cao,… -Theo công dụng có: lò hơi tĩnh lại, lò hơi nửa di động và di động, lò hơi cho công nghiệp, lò hơi cho phát điện 1. Nguyên lí hoạt động của lò hơi Lò hơi nhìn rất phức tạp và có nhiều thiết bị đi kèm nhưng lò hơi lại có nguyên lý hoạt động khá đơn giản.
Mọi hoạt động chủ yếu dựa vào quy trình tạo nhiệt lượng sinh ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu, sau đó nhiệt lượng gia nhiệt nước nóng biến thành nhiệt năng của hơi nước. Nước cấp được bơm hút tuần hoàn qua bể chứa nước và được bơm liên tục vào nồi hơi.