Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
Báo cáo Đề tài Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị nhiệt phân biomass sản xuất nhiên liệu sinh học
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu
Theo dự báo của Tổ chức năng lượng thế giới IEO từ năm 1999 đến năm 2020
nhu cầu năng lượng của thế giới sẽ tăng khoảng 60%. Trong đó nguồn năng lượng
chính vẫn là năng lượng hóa thạch. Trữ lượng nguồn năng lượng này ngày cảng
giảm, gây mất an ninh năng lượng trên toàn cầu. Đặc biệt, khi sử dụng nguồn năng
lượng hóa thạch thải ra môi trường các khí SO2, CO2, NOx gây hiệu ứng nhà kính, ô
nhiễm môi trường và tác động xấu đến đời sống và sức khỏe con người. Vì vậy, con
người đang tập trung nghiên cứu, khai thác, ứng dụng các nguồn năng lượng mới như
năng lượng gió, năng lượng hydro, năng lượng nước, năng lượng đại dương, năng
lượng địa nhiệt, năng lượng mặt trời, năng lượng sinh khối. Các nguồn năng lượng
trên được coi là năng lượng sạch, có thể tái tạo được và chúng không gây ô nhiễm
môi trường. Trong các nguồn năng lượng đó, nguồn năng lượng sinh khối đóng vai
trò quan trọng để sản xuất các loại nhiên liệu.
Hiện nay, trên thế giới nguồn năng lượng sinh khối chiếm khoảng 63% tổng số
năng lượng tái tạo, chiếm (14-15)% tổng các nguồn năng lượng [65]. Ước tính đến
năm 2050, sinh khối dùng làm nhiên liệu sẽ đáp ứng khoảng 38% lượng nhiên liệu
toàn cầu và 17% lượng điện sử dụng trên thế giới [67]. Ở các nước đang phát triển
năng lượng sinh khối đóng góp khoảng 35% tổng nhu cầu năng lượng. Vì vậy năng
lượng sinh khối (biomass) giữ một vai trò quan trọng trong chiến lược nghiên cứu
ứng dụng năng lượng tái tạo của nhiều tổ chức quốc tế và có khả năng sẽ giữ vai trò
sống còn trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng của thế giới trong tương lai.
Sinh khối là nguồn nhiên liệu tạo ra từ quá trình khai thác nông lâm nghiệp
như trấu, bã mía, dăm bào, mùn cưa, rơm rạ, thân cây ngô..... Hằng năm trên thế giới
nguồn sinh khối có khoảng nửa tỷ tấn, trong đó ở Châu Á chiếm khoảng 92%. Nếu
như không tận dụng nguồn nhiên liệu này chuyển thành nguồn nhiên liệu có ích thì
nó gây ô nhiễm môi trường do thải bỏ bừa bãi. Ưu điểm của nhiên liệu sinh khối là
hàm lượng lưu huỳnh và ni tơ thấp nên khi sử dụng nguồn năng lượng này không gây
hiệu ứng nhà kính.
Việt Nam là nước xuất khẩu gạo đứng thứ 2 thế giới, hằng năm thải ra môi
trường khoảng 55 triệu tấn rơm rạ. Một phần trong số ít được sử dụng để sản xuất
phân sinh học và làm thức ăn cho trâu bò, đa số là được đốt thải bỏ ra ngoài môi
trường, gây ô nhiễm môi trường và lãng phí năng lượng.
Có 3 phương pháp để sử dụng hữu ích nguồn năng lượng từ sinh khối: nhiệt
hóa, sinh hóa và hóa học. Quá trình nhiệt hóa gồm quá trình đốt cháy tạo năng lượng
nhiệt, khí hóa tạo khí tổng hợp, nhiệt phân tạo khí, rắn, lỏng (dầu sinh học). Quá trình
sinh hóa tạo biogas, bio-ethanol. Quá trình hóa học tạo Biodiesel. Trong các quá trình
này chỉ có quá trình nhiệt phân tạo ra khí, rắn, lỏng. Trong đó nguồn nhiên liệu khí
bao gồm các khí như H2, CO, CO2, CH4, H2, C2H4, C2H2 [4, 5], các khí này được tái
sử dụng lại một phần để cung cấp nhiệt cho quá trình nhiệt phân. Chất rắn là cốc
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi2
được sử dụng làm than hoạt tính phục vụ trong công nghiệp, đời sống hay cung cấp
nhiệt cho quá trình nhiệt phân. Sản phẩm mong muốn của quá trình nhiệt phân sinh
khối là sản phẩm lỏng được gọi là dầu sinh học rất thuận tiện cho vấn đề bảo quản và
vận chuyển, nó được sử dụng nhiều trong ngành giao thông vận tải, cung cấp nhiệt,
sản xuất điện... Quá trình nhiệt phân sinh khối là quá trình phức tạp, tỷ lệ và chất
lượng các loại sản phẩm phụ thuộc vào: tốc độ gia nhiệt, nhiệt độ lò phản ứng, thời
gian nhiệt phân. Tùy thuộc vào tốc độ gia nhiệt và thời gian nhiệt phân người ta phân
biệt thành các quá trình nhiệt phân chậm, nhiệt phân trung bình và nhiệt phân nhanh.
Trong đó, khi thực hiện nhiệt phân nhanh lượng dầu sinh học tạo ra cao nhất, khoảng
từ 60% đến 70% [6].
1.2. Khái niệm và phân loại quá trình nhiệt phân sinh khối
1.2.1. Khái niệm
Nhiệt phân sinh khối là quá trình phân hủy dưới tác động nhiệt trong môi
trường không có ôxy. Sản phẩm của quá trình nhiệt phân là khí, rắn, lỏng. Tỷ lệ các
loại sản phẩm phụ thuộc vào: tốc độ gia nhiệt, nhiệt độ lò phản ứng, thời gian lưu lại.
1.2.2. Phân loại quá trình nhiệt phân sinh khối
1.2.2.1. Nhiệt phân chậm
Quá trình nhiệt phân chậm đã được sử dụng hàng trăm năm để sản xuất than.
Gần đây, nó đã được sử dụng để sản xuất methanol và hắc ín. Các đặc trưng của quá
trình nhiệt phân chậm:
- Tốc độ gia nhiệt thấp: 0 – 2 ºC/phút;
- Tốc độ phát ra các chất dễ bay hơi từ các hạt sinh khối thấp;
- Thời gian lưu lại dài từ vài phút tới vài ngày;
- Nhiệt độ: 200 - 400 ºC.
1.2.2.2. Nhiệt phân trung bình
Nhiệt phân trung bình được sử dụng chủ yếu để sản xuất nhiên liệu sinh học
dạng lỏng. Thành phần sản phẩm của quá trình nhiệt phân trung bình khoảng 50%
chất lỏng, 25% chất rắn và 25% khí. Trong chất lỏng, chất lỏng hữu cơ chiếm khoảng
50%, phần còn lại là nước. Các đặc trưng của quá trình nhiệt phân trung bình:
- Tốc độ gia nhiệt: 10 - 50 0C/s
- Nhiệt độ: 400 - 500 ºC
- Thời gian lưu lại trung bình từ 10 - 30 giây
1.2.2.3. Nhiệt phân nhanh
Nhiệt phân nhanh được sử dụng để sản xuất nhiên liệu sinh học dạng lỏng, tỉ lệ
chất lỏng trong thành phần của sản phẩm chiếm đến 70% [6]. Các yếu tố chính ảnh
hưởng đến quá trình nhiệt phân nhanh:
- Tốc độ gia nhiệt cao, từ 10 - 1.000 0C/s;
- Nhiệt độ trong nhiệt độ từ 4000C - 600 oC;3
- Thời gian lưu lại trong lò của khí < (2-5) s;
- Hơi nhiệt phân và các sol khí phải được làm lạnh nhanh tránh trường hợp
chúng kết hợp lại với nhau.
1.3. Cơ sở thực hiện quá trình nhiệt phân nhanh sinh khối
Theo nghiên cứu của Bridgwater A.V. (2012), sản phẩm của quá trình nhiệt
phân gỗ phụ thuộc vào công nghệ nhiệt phân được tổng hợp trong bảng 1.
Bảng 1.1. Tỷ lệ sản phẩm nhiệt phân trong các phương pháp nhiệt phân
khác nhau [7].
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIẾN ĐỀ TÀI
1. Kết luận
Trên cơ sở các nghiên cứu về nhiệt phân sản xuất nhiên liệu sinh học trong
nước và trên thế giới, nhóm nghiên cứu đã tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng đến quá
trình nhiệt phân nhanh. Qua đó định hướng được các hướng nghiên cứu để nâng cao
hiệu quả thu hồi dầu sinh học.
Sử dụng các cơ sở lý thuyết tính toán động lực học, truyền nhiệt trong lò tầng
sôi xác định các bước thiết kế các thiết bị chính trong hệ thống nhiệt phân nhanh và
thiết kế chế tạo hệ thống có công suất 500 g/h.
Nghiên cứu thực nghiệm một số yếu tố vận hành chính ảnh hưởng đến hiệu quả
thu hồi dầu sinh học khi nhiệt phân 2 loại sinh khối phổ biến ở Việt Nam là bột gỗ và
bã mía.
Các kết quả nghiên cứu là cơ sở khi nghiên cứu ứng dụng nguồn năng lượng
sinh khối sản xuất nhiên liệu sinh học.
2. Hƣớng phát triển đề tài
Trên cơ sở kết quả nghiên cứu của đề tài, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục nghiên
cứu đánh giá các đặc tính dầu sinh học. Từ đó kết hợp với các nhóm nghiên cứu công
nghệ hóa dầu nghiên cứu đề xuất công nghệ phù hợp nâng cao chất lượng dầu sinh
học từ quá trình nhiệt phân nhanh để sử dụng nguồn nhiên liệu này vào trong công
nghiệp và đời sống.
Tiếp tục nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống nhiệt phân nhanh sử dụng nguồn
nhiệt từ quá trình đốt cháy sinh khối. Quá đó định hướng được hướng nghiên cứu thu
hồi dầu sinh học có hiệu quả cao nhất./.
-------------------------------------
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Báo cáo Đề tài Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị nhiệt phân biomass sản xuất nhiên liệu sinh học
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu
Theo dự báo của Tổ chức năng lượng thế giới IEO từ năm 1999 đến năm 2020
nhu cầu năng lượng của thế giới sẽ tăng khoảng 60%. Trong đó nguồn năng lượng
chính vẫn là năng lượng hóa thạch. Trữ lượng nguồn năng lượng này ngày cảng
giảm, gây mất an ninh năng lượng trên toàn cầu. Đặc biệt, khi sử dụng nguồn năng
lượng hóa thạch thải ra môi trường các khí SO2, CO2, NOx gây hiệu ứng nhà kính, ô
nhiễm môi trường và tác động xấu đến đời sống và sức khỏe con người. Vì vậy, con
người đang tập trung nghiên cứu, khai thác, ứng dụng các nguồn năng lượng mới như
năng lượng gió, năng lượng hydro, năng lượng nước, năng lượng đại dương, năng
lượng địa nhiệt, năng lượng mặt trời, năng lượng sinh khối. Các nguồn năng lượng
trên được coi là năng lượng sạch, có thể tái tạo được và chúng không gây ô nhiễm
môi trường. Trong các nguồn năng lượng đó, nguồn năng lượng sinh khối đóng vai
trò quan trọng để sản xuất các loại nhiên liệu.
Hiện nay, trên thế giới nguồn năng lượng sinh khối chiếm khoảng 63% tổng số
năng lượng tái tạo, chiếm (14-15)% tổng các nguồn năng lượng [65]. Ước tính đến
năm 2050, sinh khối dùng làm nhiên liệu sẽ đáp ứng khoảng 38% lượng nhiên liệu
toàn cầu và 17% lượng điện sử dụng trên thế giới [67]. Ở các nước đang phát triển
năng lượng sinh khối đóng góp khoảng 35% tổng nhu cầu năng lượng. Vì vậy năng
lượng sinh khối (biomass) giữ một vai trò quan trọng trong chiến lược nghiên cứu
ứng dụng năng lượng tái tạo của nhiều tổ chức quốc tế và có khả năng sẽ giữ vai trò
sống còn trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng của thế giới trong tương lai.
Sinh khối là nguồn nhiên liệu tạo ra từ quá trình khai thác nông lâm nghiệp
như trấu, bã mía, dăm bào, mùn cưa, rơm rạ, thân cây ngô..... Hằng năm trên thế giới
nguồn sinh khối có khoảng nửa tỷ tấn, trong đó ở Châu Á chiếm khoảng 92%. Nếu
như không tận dụng nguồn nhiên liệu này chuyển thành nguồn nhiên liệu có ích thì
nó gây ô nhiễm môi trường do thải bỏ bừa bãi. Ưu điểm của nhiên liệu sinh khối là
hàm lượng lưu huỳnh và ni tơ thấp nên khi sử dụng nguồn năng lượng này không gây
hiệu ứng nhà kính.
Việt Nam là nước xuất khẩu gạo đứng thứ 2 thế giới, hằng năm thải ra môi
trường khoảng 55 triệu tấn rơm rạ. Một phần trong số ít được sử dụng để sản xuất
phân sinh học và làm thức ăn cho trâu bò, đa số là được đốt thải bỏ ra ngoài môi
trường, gây ô nhiễm môi trường và lãng phí năng lượng.
Có 3 phương pháp để sử dụng hữu ích nguồn năng lượng từ sinh khối: nhiệt
hóa, sinh hóa và hóa học. Quá trình nhiệt hóa gồm quá trình đốt cháy tạo năng lượng
nhiệt, khí hóa tạo khí tổng hợp, nhiệt phân tạo khí, rắn, lỏng (dầu sinh học). Quá trình
sinh hóa tạo biogas, bio-ethanol. Quá trình hóa học tạo Biodiesel. Trong các quá trình
này chỉ có quá trình nhiệt phân tạo ra khí, rắn, lỏng. Trong đó nguồn nhiên liệu khí
bao gồm các khí như H2, CO, CO2, CH4, H2, C2H4, C2H2 [4, 5], các khí này được tái
sử dụng lại một phần để cung cấp nhiệt cho quá trình nhiệt phân. Chất rắn là cốc
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi2
được sử dụng làm than hoạt tính phục vụ trong công nghiệp, đời sống hay cung cấp
nhiệt cho quá trình nhiệt phân. Sản phẩm mong muốn của quá trình nhiệt phân sinh
khối là sản phẩm lỏng được gọi là dầu sinh học rất thuận tiện cho vấn đề bảo quản và
vận chuyển, nó được sử dụng nhiều trong ngành giao thông vận tải, cung cấp nhiệt,
sản xuất điện... Quá trình nhiệt phân sinh khối là quá trình phức tạp, tỷ lệ và chất
lượng các loại sản phẩm phụ thuộc vào: tốc độ gia nhiệt, nhiệt độ lò phản ứng, thời
gian nhiệt phân. Tùy thuộc vào tốc độ gia nhiệt và thời gian nhiệt phân người ta phân
biệt thành các quá trình nhiệt phân chậm, nhiệt phân trung bình và nhiệt phân nhanh.
Trong đó, khi thực hiện nhiệt phân nhanh lượng dầu sinh học tạo ra cao nhất, khoảng
từ 60% đến 70% [6].
1.2. Khái niệm và phân loại quá trình nhiệt phân sinh khối
1.2.1. Khái niệm
Nhiệt phân sinh khối là quá trình phân hủy dưới tác động nhiệt trong môi
trường không có ôxy. Sản phẩm của quá trình nhiệt phân là khí, rắn, lỏng. Tỷ lệ các
loại sản phẩm phụ thuộc vào: tốc độ gia nhiệt, nhiệt độ lò phản ứng, thời gian lưu lại.
1.2.2. Phân loại quá trình nhiệt phân sinh khối
1.2.2.1. Nhiệt phân chậm
Quá trình nhiệt phân chậm đã được sử dụng hàng trăm năm để sản xuất than.
Gần đây, nó đã được sử dụng để sản xuất methanol và hắc ín. Các đặc trưng của quá
trình nhiệt phân chậm:
- Tốc độ gia nhiệt thấp: 0 – 2 ºC/phút;
- Tốc độ phát ra các chất dễ bay hơi từ các hạt sinh khối thấp;
- Thời gian lưu lại dài từ vài phút tới vài ngày;
- Nhiệt độ: 200 - 400 ºC.
1.2.2.2. Nhiệt phân trung bình
Nhiệt phân trung bình được sử dụng chủ yếu để sản xuất nhiên liệu sinh học
dạng lỏng. Thành phần sản phẩm của quá trình nhiệt phân trung bình khoảng 50%
chất lỏng, 25% chất rắn và 25% khí. Trong chất lỏng, chất lỏng hữu cơ chiếm khoảng
50%, phần còn lại là nước. Các đặc trưng của quá trình nhiệt phân trung bình:
- Tốc độ gia nhiệt: 10 - 50 0C/s
- Nhiệt độ: 400 - 500 ºC
- Thời gian lưu lại trung bình từ 10 - 30 giây
1.2.2.3. Nhiệt phân nhanh
Nhiệt phân nhanh được sử dụng để sản xuất nhiên liệu sinh học dạng lỏng, tỉ lệ
chất lỏng trong thành phần của sản phẩm chiếm đến 70% [6]. Các yếu tố chính ảnh
hưởng đến quá trình nhiệt phân nhanh:
- Tốc độ gia nhiệt cao, từ 10 - 1.000 0C/s;
- Nhiệt độ trong nhiệt độ từ 4000C - 600 oC;3
- Thời gian lưu lại trong lò của khí < (2-5) s;
- Hơi nhiệt phân và các sol khí phải được làm lạnh nhanh tránh trường hợp
chúng kết hợp lại với nhau.
1.3. Cơ sở thực hiện quá trình nhiệt phân nhanh sinh khối
Theo nghiên cứu của Bridgwater A.V. (2012), sản phẩm của quá trình nhiệt
phân gỗ phụ thuộc vào công nghệ nhiệt phân được tổng hợp trong bảng 1.
Bảng 1.1. Tỷ lệ sản phẩm nhiệt phân trong các phương pháp nhiệt phân
khác nhau [7].
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIẾN ĐỀ TÀI
1. Kết luận
Trên cơ sở các nghiên cứu về nhiệt phân sản xuất nhiên liệu sinh học trong
nước và trên thế giới, nhóm nghiên cứu đã tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng đến quá
trình nhiệt phân nhanh. Qua đó định hướng được các hướng nghiên cứu để nâng cao
hiệu quả thu hồi dầu sinh học.
Sử dụng các cơ sở lý thuyết tính toán động lực học, truyền nhiệt trong lò tầng
sôi xác định các bước thiết kế các thiết bị chính trong hệ thống nhiệt phân nhanh và
thiết kế chế tạo hệ thống có công suất 500 g/h.
Nghiên cứu thực nghiệm một số yếu tố vận hành chính ảnh hưởng đến hiệu quả
thu hồi dầu sinh học khi nhiệt phân 2 loại sinh khối phổ biến ở Việt Nam là bột gỗ và
bã mía.
Các kết quả nghiên cứu là cơ sở khi nghiên cứu ứng dụng nguồn năng lượng
sinh khối sản xuất nhiên liệu sinh học.
2. Hƣớng phát triển đề tài
Trên cơ sở kết quả nghiên cứu của đề tài, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục nghiên
cứu đánh giá các đặc tính dầu sinh học. Từ đó kết hợp với các nhóm nghiên cứu công
nghệ hóa dầu nghiên cứu đề xuất công nghệ phù hợp nâng cao chất lượng dầu sinh
học từ quá trình nhiệt phân nhanh để sử dụng nguồn nhiên liệu này vào trong công
nghiệp và đời sống.
Tiếp tục nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống nhiệt phân nhanh sử dụng nguồn
nhiệt từ quá trình đốt cháy sinh khối. Quá đó định hướng được hướng nghiên cứu thu
hồi dầu sinh học có hiệu quả cao nhất./.
-------------------------------------
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Tags: nhiệt phân biomass