Nghiên cứu chế tạo phụ gia tăng cường khả năng cháy cho một số loại than ở Việt Nam

1
Nghiên cứu chế tạo phụ gia tăng cường khả năng cháy cho một số
loại than ở Việt Nam
ĐỊA ĐIỂM THỰC TẬP: VIỆN HÓA HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
TRUNG TÂM PHỤ GIA DẦU MỎ
THỜI GIAN: Từ 09/06/2014 đến 20/07/2014
Sinh viên: LÊ VĂN BẮC
Lớp: LHDA-K54 TH
Mã số sinh viên:0964040037
Giáo viên hướng dẫn:Th.S Hồ Văn Sơn
Cán bộ hướng dẫn : Th.S Phạm Thúy Nga
ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT- HÀ NỘI
BỘ MÔN LỌC-HÓA DẦU
I
• TỔNG QUAN
II
• THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC HÀM LƯỢNG, ĐÁNH
GIÁ KHẢ NĂNG CHÁY CUA THAN
III
•
KẾT LUẬN
 NHU CẦU SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU THAN Ở VIỆT NAM
 ĐẶC TÍNH NHIÊN LIỆU THAN
 THÀNH PHẦN CÔNG NGHỆ CỦA THAN
 VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG
 MỘT SỐ PHỤ GIA TĂNG CƯỜNG KHẢ NĂNG CHÁY
I.1 Nhu cầu sử dụng than tại Việt Nam:
Nhu cầu về năng lượng- nhiên liệu đang tăng nhanh trên
toàn thế giới, trong khi nguồn dầu mỏ hạn chế và yêu cầu
giảm khí độc hại vào môi trường ngày càng nghiêm ngặt.
Lối thoát cho vấn đề nhạy cảm này là tìm nguồn năng

lượng mới dồi dào hơn và an toàn hơn. Than là một trong
những nguồn năng lượng chính của nước ta việc sử dụng
than một cách hiệu quả sẻ mở ra một công nghệ năng lượng
bền vững. Mỗi năm nước ta sản xuất và tiêu thụ than là rất
lớn,việc sử dụng phụ gia là rất quan trọng và cần thiết để
nâng cao hiệu quả quá trình đốt than để tiết kiệm năng
lượng và hạn chế ô nhiễm môi trường.
I.2 Đặc tính nhiên liệu than:
Than là loại nhiên liệu được sử dụng phổ biến trong nhiên liệu rắn, nhiệt
lượng phát ra, trong các lò gạch công nghiệp. Than hay các loại nhiên liệu
rắn khác có những đặc tính cần thiết để có thể phân biệt thành các loại than
tốt, than xấu, than dễ cháy , khó cháy, có nhiệt lượng cao, nhiệt lượng
thấp…Để có thể hiểu được đặc điểm của than ta có các đặc tính sau:
Thành phần hóa học của than:Trong than các nguyên tố cấu thành bao
gồm các thành phần sau :
Cacbon: Cacbon là thành phần cháy chủ yếu trong nhiên liệu rắn, nhiệt
lượng phát ra khi cháy của 1KG Cacbon gọi là nhiệt trị Cacbon, khoảng
34.150kj/kg. Vì vậy lượng cacbon trong nhiên liệu càng nhiều thì nhiệt trị
của nhiên liệu càng cao. Tuổi hình thành nhiên liệu càng già thì thành phần
cacbon càng cao, song khi ấy độ liên kết của than càng lớn, nên than càng
khó cháy.
Hydro: Là thành phần cháy quan trọng của nhiên liệu rắn,khi cháy tỏa ra
nhiệt lượng 144.500kj/kg. Nhưng lượng hydro có trong thiên nhiên rất ít.
Trong nhiên liệu lỏng hydro có nhiều hơn trong nhiên liệu rắn
Lưu huỳnh: Là thành phần cháy trong nhiên liệu. Trong than, lưu huỳnh
tồn tại dưới ba dạng: Liên kết hữu cơ Shc, khoáng chất S
k
, liên kết Sunfat
S
s.

Lưu huỳnh hữu cơ và khoảng chất có thể tham gia quá trình cháy gọi là
lưu huỳnh cháy Sc. Còn lưu huỳnh sunfat nằm dưới dạng CaSO
4
, MgSO
4
,
FeSO
4
những liên kết này không tham gia quá trình cháy mà chuyển thành
tro của nhiên liệu
Tro, xỉ(A): Là thành phần còn lại sau khi nhiên liệu được cháy kiệt
Độ ẩm(M): Là thành phần nước có trong nhiên liệu thường được bốc hơi
vào giai đoạn đầu của quá trình cháy
 Lưu huỳnh nằm trong nhiên liệu rắn ít hơn trong nhiên liệu lỏng. Nhiệt
trị của lưu huỳnh bằng khoảng 1/3 nhiệt trị của Cacbon. Khi cháy sẽ tạo
ra khí SO
2
hoặc SO
3
. Lúc gặp hơi nước SO
3
dễ hòa tan tạo ra axit H
2
SO
4
gây ăn mòn kim loại. Khí SO
2
thải ra ngoài là khí độc nguy hiểm. Vì vậy
lưu huỳnh là nguyên tố có hại của nguyên liệu
 Oxi và Nito: Là những chất trơ trong nhiên liệu rắn và lỏng. Sự có mặt

của O
2
làm giảm thành phần cháy của nhiên liệu làm cho nhiệt trị của
nhiên liệu giảm xuống . Nhiên liệu càng non thì õy càng nhiều. Khi đốt
nhiên liệu, Nito không tham gia quá trình cháy chuyển thành dạng tự do
ở trong khối
 Thành phần công nghệ của Than
 Ngoài thành phần hóa học, người ta còn đánh giá đặc tính của than
dựa trên thành phần công nghệ. Các thành phần công nghệ sử dụng
để đánh giá than bao gồm: Độ ẩm, hàm lượng, cốc, hàm lượng chất
bốc, hàm lượng tro, nhiệt trị nhiên liệu.
 Độ ẩm trong than “M”
 Độ ẩm trong than là hàm lượng nước chứa trong than. Độ ẩm toàn
phần của than được xác định bằng lấy nhiên liệu trong tư sấy ở nhiệt
độ: 105
0
C cho đến khi trọng lượng nhiên liệu không thay đổi,. Phần
trọng lượng mất đi gọi là độ ẩm nhiên liệu. Thực ra ở nhiệt độ
105oC chưa đủ để thải hoàn toàn độ ẩm ra khỏi nhiên liệu vì một số
loại độ ẩm trong như ẩm tinh thể, thường phải ở nhiệt độ 500-
800
0
C, mới thoát ra ngoài được.
 Độ tro trong than“ A”
 Các vật chất ở dạng khoáng chất trong than khi cháy biến thành tro. Sự
có mặt của chúng làm giảm thành phần cháy nghĩa là làm giảm nhiệt trị
của than. Tỷ lệ trong than ảnh hưởng rất lớn đến tính chất cháy của than
như: Giảm nhiệt trị của than , gây nên mài mòn ống hấp thụ nhiệt, bám
bẩn làm giảm hệ số truyền nhiệt qua vách ống…. Ngoài ra một đặc tính
quan trọng của tro là ảnh hưởng lớn đến quá trình làm việc của thiết bị

cháy là độ nóng chảy của tro. Độ tro của nhiên liệu được xem bằng cách
đun nẫu nhiên liệu đốt đến 800-850
O
C đối với nhiên liệu rắn, 500
o
C đối
với nhiên liệu lỏng, cho đến khi trọng lượng còn lại ko thay đổi. Phần
trọng lượng ko thay đổi đó tính bằng phần trăm gọi là độ tro của nhiên
liệu. Độ tro của madut vào khoảng 0,2-0,3% của gỗ vào khoảng 0,5-1%
của than antraxit có thể lên tới 15-30% hoặc cao hơn nữa.
 Một trong những đặc tính quan trọng làm ảnh hưởng đến điều kiện làm
việc trong lò hơi là độ nóng chay của tro
 Chất bốc của than “V”
 Khi đem đốt nóng nhiên liệu trong điều kiện môi trường không có lõi thì
mối liên kết các phân tử hữu cơ bị phân hủy. Quá trình đó được gọi là
quá trình phân hủy nhiệt. Sản phẩm của phân hủy nhiệt là những chất
khí gọi là “Chất Bốc” và kí hiệu là VC%, bao gồm những khí hidro,
cacbuahidro, cacbonoxit, cacbonic.
 Những liên kết có nhiều oxy là những liên kết ít bền vững dễ bị phá vỡ
ở nhiệt độ cao, vì vậy than càng non tuổi bao nhiêu thì chất bốc càng
nhiều bấy nhiêu, than bùn( V=70%), than đá( V=10-45%), than
antraxit( V=2-9%)
 Nhiệt độ bắt đầu sinh ra chất bốc phụ thuộc vào tuổi hình thành của
than,than càng non tuổi thì nhiệt độ bắt đầu sinh chất bốc càng thấp,
lượng chất bốc sinh ra còn phụ thuộc vào thời gian xám, than ít thiêu
kết có mau ánh kim loại
 Độ cứng của than phụ thuộc vào độ xốp của cốc, than càng xốp thì
độ bền càng dễ nghiền
 Nhiệt trị của than:
 Nhiêt trị của than là lượng nhiệt phát ra khi cháy hoàn toàn 1 kg

than được kí hiệu bằng chữ Q( Kj/kg). Nhiệt trị của than được phân
thành nhiệt trị cao và nhiệt trị thấp
 Theo tiêu chuẩn ASTM D388 thì chất bốc của than thành phần bay hơi
của than đã trừ đi độ ẩm khi mẫu than được đốt nóng trong chén có nắp
đậy kín( không đưa không khí vào), ở nhiệt độ 800-820
0
C, trong thời
gian 7 phút và được kí hiệu là V(%)
 Chất bốc của than có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình cháy than, chất
bốc càng nhiều bao nhiêu thì than càng xốp dễ bắt lửa và cháy kiệt bấy
nhiêu. Vì vậy khi cháy than ít chất bốc như than Antraxit của Việt Nam
thì phải có biện pháp kĩ thuật thích hợp
Vấn đề ô nhiễm môi trường không khí:
 Ô nhiễm môi trường không khí là do có sự biến đổi quan trọng trong
thành phần không khí theo chiều hướng bất lợi đối với sinh vật và con
người. Có hai nguồn gây ô nhiễm chính là nguồn tự nhiên và nguồn nhân
tạo. Nguồn tự nhiên do các hiện tương thiên nhiên như núi lửa, động đất
cháy rừng, quá trình phân hủy xác động thực vật. Nguồn nhân tạo do các
hoạt động sản xuất công nghiệp các hoạt động giao thông vận tải, xây
dựng từ các hoạt động sinh hoạt con người,. Hiện nay nguồn nhân tạo là
nguồn gây ô nhiễm chính với môi trường không khí và chúng ta đang cố
gắng khắc phục nguồn thải độc hại này.
II.1 Thiết bị và dụng cụ
II.2 Chế tạo phụ gia và bổ sung phụ gia
II.3 Các phương pháp xác định
II.3.1. Xác định hàm lượng chất bốc(TCVN 174:2011) ISO 562:2010
 Chuẩn bị mẫu thử: Than được nghiền qua sang kích thước lỗ 212
µm. Mẫu phải được trộn kỹ và hàm lượng ẩm cân bằng với độ ẩm
môi trường trong phòng thí nghiệm. Một phần mẫu thử lấy từ cùng
một mẫu thử để xác định độ ẩm, song song với việc xác định hàm

lượng chất bốc
 Cách tiến hành: Điều chỉnh nhiệt độ của lò nung đến 900±5
0
C
 Đặt vào lò nung một chén không chứa mẫu và nắp. Duy trì nhiệt độ
lò tại 900±5
0
C trong 7 phút. Lấy các chén nung ra và đề nguội đến
nhiệt độ phòng rồi cân.
 Sau đó cân 1±0,1 g mẫu thử chính xác đến 0,1 mg. Bỏ nắp và gõ
nhẹ chén lên bề mặt cứng, sạch cho đến khi mẫu thử tạo một lớp dày
đều trên đáy chén.
 Chuyển chén vào lò, đóng cửa lò và để trong 7 phút ± 5 giây.
 Lấy chén ra và để nguội đến nhiệt độ phòng rồi cân chính xác đến 0,1
mg
 Tính toán:
Trong đó: m1 là khối lượng của chén không chứa mẫu và nắp, g
m2: khối lượng của chén và nắp và phần mẫu thử trước khi
nung, g
m3: khối lượng của chén và nắp và phần mẫu thử sau khi
nung, g
M: hàm lượng ẩm trong mẫu phân tích, được xác định theo
TCVN 4919 (ISO 1170) hoặc ISO 11722:99
 Kết quả là giá trị trung bình của hai lần xác định, chính xác đến 0,1%
khối lượng
II.3.2 Xác định hàm ẩm
 Xác định độ ẩm trong mẫu phân tích chung là cần thiết để hiệu
chỉnh các kết quả của một phép xác định cụ thể, ví dụ chất bay hơi
và nước, đối với các ảnh hưởng của nước trong phép xác định và
cho phép các phép xác định được hiệu chỉnh về trạng thái khô.

 Vì cốc hút ẩm, độ ẩm của cốc sẽ thay đổi theo sự thay đổi theo độ
ẩm của không khí, do đó phải xác định hàm lượng ẩm trong mẫu
phân tích chung cho tất cả các phần mẫu cân, dùng cho các phép
phân tích khác. Nếu các phần mẫu thử dùng cho các phép phân tích
khác được cân tại cùng một thời điểm thì một phép xác định hàm
lượng ẩm là đủ để tiến hành hiệu chỉnh các phép phân tích này
 II.3.3 Xác định hàm lượng tro (TCVN 173 : 2011) / ISO 1171 :
2010
 Tro còn lại sau khi đốt than hoặc cốc trong không khí khi bắt nguồn
từ các phức chất vô cơ có trong than ban đầu và từ khoáng vật kết
hợp. Lượng lưu huỳnh còn giữ trong tro phụ thuộc một phần vào
những điều kiện hóa tro, để có cơ sở so sánh giá trị của tro, cần phải
tôn trọng những điều kiện này.
 2. Nguyên tắc
 Mẫu được đốt trong không khí với một tốc độ qui định tới nhiệt độ
815
0
C ± 15
0
C và duy trì ở nhiệt độ này đến khi khối lượng không
đổi. Đặc điểm của than đá, antraxit và cốc khác với than nâu và than
linhit là tốc độ nung nóng của than đá, antraxit và cốc cho phép
nhanh hơn.
 Phần trăm của tro được tính từ khối lượng phần trăm còn lại sau khi
đốt mẫu.
 3.3 Khay nung silic, sứ hoặc platin: sâu từ 10 đến 15 mm, có nắp,
đường kính của khay sao cho khối lượng trên đơn vị diện tích của lớp
mẫu không vượt quá 0,15 cm
2
đối với than hoặc 0,1 g/cm

2
đối với với
cốc.
 3.4 Tấm cách ly bằng silic: dầy 6 mm có kích thước sao cho dễ dàng
đưa vào lò múp (4.2).
 4. Chuẩn bị mẫu
 Than hoặc cốc dùng để xác định hàm lượng tro là mẫu phân tích đã
nghiền qua rây có lỗ 200m. Nếu cần, mẫu nên phơi thành lớp mỏng
trong thời gian vừa đủ để hàm lượng ẩm đạt gần cân bằng với môi
trường phòng thí nghiệm.
 Trước khi bắt đầu thử, trộn mẫu phân tích cẩn thận trong thời gian
không ít hơn một phút, tốt nhất là bằng cơ giới.
 5. Tiến hành thử
 Cân chính xác đến 0,1mg khay khô, sạch và nắp (4.3) (xem chú
thích) trải đều 1 đến 2 gam mẫu (theo điều 5) lên khay và cân lại.
 Chú thích - Nếu dùng khay silic thì trước khi xác định khối lượng
ban đầu cần nung nóng đến 815
0
C ± 10
0
C, giữ ở nhiệt độ này trong
15 phút rồi làm nguội theo điều kiện qui định đối với lần thử cụ thể.
 II.3.4 Xác định hàm lượng Lưu Huỳnh
 II.3.5 Xác định nhiệt trị
 Qua quá trình thực tập ở viện hoá em đã tìm
hiểu được kiến thức và máy móc trang thiết
bị ở trung tâm.
 Em vẫn đang đi tính toán và nghiên cứu để
đưa ra phương pháp tối ưu nhất
 Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô và

các bạn đã lắng nghe