Nghiên cứu xác định một số thông số hợp lý của máy ép vỏ đậu phộng làm chất đốt

1
ĐẶT VẤN ĐỀ
Việt Nam là một nước nông nghiệp và hàng năm tạo ra một lượng lớn đến
hàng chục triệu tấn các phế thải (sinh khối) từ nông nghiệp (vỏ trấu, bã mía, rơm rạ,
vỏ đậu phộng…), phế thải của sản xuất chế biến gỗ (mùn cưa, dăm bào, gỗ vụn,
cành ngọn …). Sử dụng nguồn sinh khối này một cách thích hợp để sản xuất nhiệt
và điện năng sẽ đem lại cơ hội mới cho nông nghiệp, cải thiện an ninh năng lượng
và mang lại lợi ích cho môi trường và xã hội.
Lợi ích của việc sử dụng viên (thanh) nhiên liệu từ Biomass là tận dụng được
phế thải từ nông nghiệp, giảm chi phí vận chuyển và lưu trữ, có thể sử dụng làm
chất đốt cho nhiều loại lò công suất vừa và nhỏ, vừa cắt giảm năng lượng hóa thạch,
tiếp kiệm chi phí sản xuất, tăng chất lượng quá trình cháy và giảm lượng khí thải
gây hiệu ứng nhà kính… góp phần bảo vệ môi trường.
Riêng các tỉnh Miền Đông Nam Bộ hàng năm tạo ra cả chục triệu tấn phế
thải từ nông nghiệp như vỏ đậu, vỏ trấu, bã mía, rơm rạ, vv… Hiện nay đã có một
số nhà máy, cơ sở sản xuất thanh nhiên liệu từ vỏ đậu trên địa bàn như ở Đồng Nai,
Bình Dương, Bà Rịa - Vũng Tàu, Tp HCM và Tây Ninh…. Tuy nhiên đây là lĩnh
vực mới nên máy móc vừa sản xuất vừa nghiên cứu cải tiến.
Ở nước ta, việc nghiên cứu sử dụng phế thải từ nông nghiệp để sản xuất nhiệt
năng phục vụ công nghiệp và đời sống sinh hoạt đã được một số trường Đại học
(Đại học Bách Khoa TpHCM, Đại học SPKT thành phố Hồ Chí Minh…) nghiên
cứu và một số cơ sở ở vùng Miền Đông Nam Bộ sản xuất thử. Các nghiên cứu tập
trung vào hướng sinh hóa để biến Biomass thành nhiên liệu lỏng phục vụ công
nghiệp. Thực tế đã có một số cơ sở tư nhân thuộc Miền Đông Nam Bộ sản xuất
thành công thanh nhiên liệu từ vỏ hạt để làm củi đốt phục vụ sinh hoạt. Tuy nhiên,
các máy móc, thiết bị sản xuất tại các cơ sở đó được thiết kế và chế tạo chủ yếu dựa
theo kinh nghiệm, chưa có nghiên cứu tối ưu các thông số của máy, từ đó hiệu quả
sử dụng máy còn hạn chế, đó chính là nguyên nhân kìm hãm sự phát triển sử dụng
nguồn năng lượng mới phục vụ công nghiệp và cuộc sống sinh hoạt.
2
Với lý do trên, chúng tôi chọn và thực hiện đề tài “ Nghiên cứu xác định

một số thông số hợp lý của máy ép vỏ đậu phộng làm chất đốt”
Hiệu quả khoa học và thực tiễn.
a) Hiệu quả đối với lĩnh vực khoa học và công nghệ:
- Xác định được các thông số hợp lý của máy ép làm cơ sở cho thiết kế cải
tiến, hoàn thiện mẫu máy theo hướng tối ưu để nhanh chóng áp dụng trong sản xuất
một cách đại trà phục vụ sản xuất thanh nhiên liệu từ vỏ đậu.
b) Hiệu quả kinh tế - xã hội
- Việt Nam là một nước nông nghiệp và hàng năm thải ra một lượng lớn các
phế thải như vỏ đậu, vỏ trấu, bã mía, rơm rạ, vỏ hạt, mùn cưa, dăm bào, gỗ vụn,
cành ngọn … Sử dụng nguồn sinh khối này một cách thích hợp để sản xuất nhiệt và
điện năng sẽ đem lại cơ hội mới cho nông nghiệp, cải thiện an ninh năng lượng và
mang lại lợi ích cho môi trường và xã hội.
- Việc áp dụng máy ép để sản xuất khối nhiên liệu từ vỏ đậu một cách đại trà
và đạt hiệu quả cao trong sản xuất sẽ mở ra hướng sử dụng năng lượng mới khả
năng thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch trong sản xuất, góp phần cắt giảm
năng lượng hóa thạch, tiếp kiệm chi phí sản xuất, giảm lượng khí thải gây hiệu ứng
nhà kính và thúc đẩy sự phát triển công nghiệp năng lượng, công nghiệp sản xuất các thiết
bị chuyển hóa năng lượng trong đời sống xã hội v v…
3
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Cây đậu phộng ở Việt Nam
1.1.1. Nguồn gốc
Hình 1.1. Cây đậu phộng hay lạc, đậu phụng
Đậu phộng, còn được gọi là lạc hay đậu phụng
Tên tiếng anh: Peanut.
Tên khoa học: Arachis hypogaea, là một loài cây thực phẩm thuộc họ đậu có
nguồn gốc tại Nam Mỹ.
Người Tây Ban Nha và Bồ Đào Nha đã phát hiện sự phân bố rộng rãi của
cây đậu phộng ở Nam Mỹ, đặc biệt trên những vùng đảo Tây Ấn, Mêhicô, vùng

biển Đông - Đông bắc Braxin, trên những dải đất ấm áp của vịnh Ria Plata.
Đậu phộng được trồng rộng rãi ở nhiều nước như Ấn Độ, Trung Quốc, Mỹ,
Braxin và Achentina. Hiện nay ở các nước như Ghana, Malavi, Mali, Xômali,
Sudan, Thái Lan, Việt Nam diện tích trồng đậu phộng đang tăng lên.
Đậu phộng là cây thực phẩm, cây có dầu quan trọng. Trong số các loại cây
hạt có dầu trồng hàng năm trên thế giới, đậu phộng đứng thứ hai sau đậu tương về
diện tích trồng cũng như sản lượng. Hiện có hơn một trăm nước trồng đậu phộng.
Châu Á đứng hàng đầu thế giới về diện tích trồng đậu phộng cũng như sản lượng,
tiếp theo là châu Phi, Bắc Mỹ rồi đến Nam Mỹ. Hiện nay châu Á và vùng Bắc Mỹ
có chiều hướng mở rộng diện tích trồng đậu phộng hơn các vùng khác.
4
1.1.2. Tình hình phát triển của cây đậu phộng tại Việt Nam
Trong số 25 nước trồng đậu phộng ở châu Á, Việt Nam đứng hàng thứ năm,
đậu phộng là một trong các loại cây xuất khẩu thu ngoại tệ của nước ta. Mặc dầu
đậu phộng có vai trò quan trọng như vậy nhưng nghiên cứu về đậu phộng ở nước ta
nhìn chung còn ít. Tài liệu nghiên cứu cơ bản cũng như nghiên cứu ứng dụng các
sách Việt về đậu phộng còn hạn chế.
Bảng 1.1. Sản lượng đậu phộng ở Việt Nam và một số nước trên thế giới
(nguồn: Food And Agricultural Organization of United Nations: Economic And
Social Department: The Statistical Devision)
Đậu phộng hầu hết trên khắp cả nước, nhưng tập trung chủ yếu ở các tỉnh
Miền Đông Nam Bộ. Từ năm 2001 đậu phộng là một trong những cây trồng được
Chính phủ ưu tiên phát triển để đáp ứng nhu cầu chuyển đổi cơ cấu cây trồng ở một
số địa phương, nhu cầu tiêu thụ dầu thực vật, thức ăn gia súc trong cả nước và xuất
khẩu. Chính nhờ có những chủ trương, chính sách phát triển nông nghiệp của Nhà
Nước, sự đầu tư từ nhiều cơ quan nghiên cứu về ứng dụng thành tựu về giống mới,
chuyển giao tiến bộ kỹ thuật vào sản xuất, năng suất và sản lượng đậu phộng đã có
những chuyển biến đáng kể. Từ năm 2001 đến năm 2006, diện tích trồng đậu phộng
đã tăng 25.3 nghìn ha, đặc biệt năng suất đậu phộng tăng từ 1.48 tấn/ha lên 1.73
tấn/ha. Năng suất đậu phộng tăng từ hai thập kỷ trở lại đây cùng với việc mở rộng

5
diện tích trồng đậu phộng đã đưa sản lượng đậu phộng lên 0.45 triệu tấn vào năm
2004 và phát triển cho đến nay.
Hình 1.2. Thu hoạch đậu phộng
1.1.3. Thành phần hóa học của vỏ đậu phộng.
Hình 1.3. Cấu tạo của vỏ đậu phộng
(nguồn: http//vi.wikipedia.org/wiki/lạc)
1.1.4. Hiện trạng vỏ đậu ở nước ta
Việc hàng triệu tấn vỏ đậu tạo ra từ các cơ sở tách vỏ đậu chưa có kế hoạch
sử dụng, làm cho các khu vực đang phải đối mặt với tình trạng ô nhiễm môi trường
khá nghiêm trọng.
Vỏ đậu phải đối mặt với hai vấn đề:
6
- Công nghệ đốt vỏ đậu tại các lò gạch, lò gốm, lò bánh tráng, lò bún rất
lạc hậu gây ô nhiễm môi trường.
Hình 1.4. Vỏ đậu phộng dùng để đốt lò
- Vỏ đậu được đổ tràn lan ra đường, kênh, rạch hoặc đốt gây lãng phí và ô
nhiễm môi trường.
Hình 1.5. Vỏ đậu phộng bị đốt đi
1.2. Các lợi ích sử dụng từ vỏ đậu phộng
1.2.1. Sử dụng làm chất đốt
Từ lâu vỏ đậu phộng là một loại chất đốt rất quen thuộc với bà con nông dân.
Chất đốt từ vỏ đậu phộng được sử dụng rất nhiều trong sinh hoạt (nấu ăn, nấu thức
ăn gia súc) và trong sản xuất (nung gạch, sấy lúa)
Hình 1.6. Vỏ đậu phộng dùng làm chất đốt sinh hoạt
7
1.2.2. Sử dụng làm phân bón cho hoa lan
Để việc trồng lan tại nhà thành công cần phải chọn giá thể trồng phù hợp vừa
đảm bảo ẩm độ cho lan vừa khô ráo thoáng bộ rễ để tránh làm thối rễ, theo kinh
nghiệm của nhà vườn thì người ta sử dụng vỏ đậu phộng sau khi đã xử lý mầm bệnh

để trồng lan là phổ biến nhất.
Chậu lan có thể sử dụng loại chậu nhựa treo có đường kính miệng chậu 18-
20 cm (nếu chỉ trồng vài chậu), hay trồng lan trên trụ cố định trong luống nền đất
(trồng với số lượng khá nhiều), phía dưới chậu đổ một lớp vỏ đậu phộng dầy 8-12
cm tạo ẩm độ cho rễ, nên lưu ý không để thân chính của lan nằm sâu trong lớp giá
thể mà có thể để bên trên có khoảng cách 3-5 cm, vì điều kiện không khí với độ ẩm
cao như hiện nay cần duy trì bộ rễ lan luôn thoáng. Sau thời gian lớp vỏ đậu phộng
sẽ phân hủy thì cần bổ sung tiếp tục thêm.
Lớp giá thể đậu phộng ngoài chức năng giữ độ ẩm còn là nơi tiếp nhận lượng
phân bón để bộ rễ lan hấp thu từ từ.
Hình 1.7.Vỏ đậu phộng dùng để trồng lan
1.2.3. Sử dụng vỏ đậu phộng làm củi
Máy ép củi vỏ đậu phộng có công suất trung bình 500kg /h. Cứ 1.05 kg vỏ
đậu thì cho ra 1 kg củi vỏ đậu. Chỉ cần cho vỏ đậu vào phiểu chứa liệu cấp cho bộ
phận ép thì máy cho ra những khối củi đậu có đường kính 200x80x80mm. Trung
bình 1 kg củi đậu có thể nấu cho 4 người ăn.
Các thông số kỹ thuật:
Kích thướt: 200x80x80mm.
Màu: Nâu xám.
8
Độ dài: 80mm.
Hình dạng: Hình vuông, khối hộp.
Độ ẩm toàn phần: 9,3% (m/m).
Độ tàn tro: 1,7%.
Nhiệt lượng: 4600kcal/kg.
Hình 1.8. Củi được ép từ vỏ đậu phộng
1.3. Công nghệ sản xuất thanh nhiên liệu từ phế thải nông nghiệp
Dây chuyền công nghệ sản xuất thanh nhiên liệu từ phế thải nông nghiệp đã
được tiêu chuẩn hoá và xây dựng thành hệ thống hoàn chỉnh.
Hình 1.9. Dây chuyền công nghệ sản xuất viên nhiên liệu từ phế thải

(nguồn: Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học lần thứ 6 - Đại
học Đà Nẵng. )
Khi áp suất quá trình nén từ 30 Mpa – 150 Mpa, áp suất cao sẽ giải phóng
lượng linhin (chiếm khoảng 15% khối lượng vật liệu) liên kết thành các tế bào. Nếu
không đạt được áp suất thì có thể thêm chất phụ gia, tuỳ loại sinh khối sử dụng làm
viên nhiên liệu. Phụ gia có thể là hợp chất hữu cơ rẻ tiền như nước mật, bột, Tuỳ
thuộc thành phần vật liệu, kích thước, độ ẩm, vào quá trình tạo viên nhiên liệu mà
áp suất khác nhau. Mật độ viên nhiên liệu ảnh hưởng ở kích thước đầu vào, nguyên
9
vật liệu càng mịn, mật độ càng dầy từ 700 kg/m
3
– 1200 kg/m
3
, Đường kính của
nguyên vật liệu <1mm thì quá trình tạo viên tiết kiệm năng lượng đến 3 lần. Độ ẩm
cũng ảnh hưởng tới mật độ vì hơi nước trong vật liệu bay hơi tạo khoảng trống,
giảm mật độ đột ngột dẫn đến tan rã viên, độ ẩm thích hợp là 13 % – 15 % tuỳ loại
vật liệu.
Quy trình công nghệ sản xuất thanh nhiên liệu từ các phế thải nông nghiệp
tiến hành như sau:
Hình 1.10. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất thanh nhiên liệu
- Quá trình sấy: Giảm ẩm, tăng nhiệt độ vật liệu, Vật liệu có độ ẩm <15%,
nhiệt độ >70ºC.
Thiết bị: Lò hơi, thiết bị sấy thùng quay, xiclon, quạt, đường ống gió
- Quá trình nghiền: Giảm kích thước vật liệu, Vật liệu đường kính <1mm,
d*r < 3*3 mm.
- Thiết bị: Thùng nghiền, quạt, đường ống gió, xiclon lọc bụi
- Quá trình nén: Tạo thanh nhiên liệu, Viên nhiên liệu có đường kính từ 6-8
mm, chiều dài < 38mm
Quá trình nén tạo viên yêu cầu sức ép rất lớn, lực tác dụng cần thắng được

lực đàn hồi của vật liệu, sau đó dưới tác dụng của sức ép và nhiệt nén tạo viên. Đây
là giai đoạn khó nhất quyết định chất lượng viên nhiên liệu. Một số phương pháp
nén trong.
- Quá trình làm mát: Giảm độ ẩm, sản phẩm cuối cùng có chất lượng tốt,
Viên nhiên liệu có độ ẩm từ 10 - 12 %
10
Bảng 1.2. Phương pháp nén viên nhiên liệu:
Phương pháp nén Áp suất nén Mô tả phương pháp nén
Nén bằng pittông cơ khí 110 – 140 MPa
Nén bằng pittông thuỷ lực >30Mpa
Nén bằng trục vít 60 – 100 MPa
Nén bằng rulô 206 – 448 MPa
1.4. Các dạng củi được chế tạo từ biomass và các tiêu chuẩn
1.4.1 Các dạng củi được chế tạo từ biomass
- Các sản phẩm củi từ mùn cưa

11

Hình 1.11 Củi ép từ mùn cưa.
- Các sản phẩm củi từ vỏ trấu

Hình 1.12 Củi ép từ vỏ trấu.
- Các sản phẩm củi từ bã mía

Hình 1.13 Củi ép từ bã mía.
- Các sản phẩm củi từ vỏ đậu phộng
Hình 1.14 Củi ép từ vỏ đậu phộng.
12
1.4.2. Các tiêu chuẩn chấp nhận của củi từ biomass
- Tiêu chuẩn củi mùn cưa

Bảng 1.3 Kết quả thử nghiệm củi mùn cưa ép khối.
(Nguồn Cty TNHH Kim Thu Bình, đc B18/5,Khu phố 5,Tam Hiệp,
Biên Hòa, Đồng Nai.)
Hàm lượng tro : 1,7 %(m/m).
Nhiệt lượng tổng : 4600(kcal/kg)
- Tiêu chuẩn củi dăm bào
Bảng 1.4 Kết quả thử nghiệm củi dăm bào ép tròn.
(Nguồn Cty TNHH MTV SXTMDV chế tạo máy Ngọc Thành, đc 378
đường số 6, kp7, Bình Hưng Hòa B, Bình Tân, tp HCM)
Hàm lượng tro: 1,7 %(m/m).
Nhiệt lượng tổng: 4600(kcal/kg)
13
Độ ẩm toàn phần: 9,3%(m/m)
- Tiêu chuẩn của củi trấu
Bảng 1.5 Kết quả thử nghiệm củi trấu ép khối.
(Nguồn Cty TNHH MTV SXTMDV năng lượng Nam Tấn, đc: E13/23
đường Nữ Dân Công, ấp 5, Vĩnh Lộc A, Bình Chánh, tp HCM)
Hàm lượng tro : 16,9 %(m/m).
Nhiệt lượng tổng : 3845(kcal/kg)
Độ ẩm toàn phần : 7,9%(m/m)
1.4.3. Các tiêu chuẩn dự kiến chấp nhận của củi vỏ đậu phộng
Căn cứ trên cơ sở các sản phẩm cùng loại có thể đề xuất các thông số cho sản
phẩm củi đậu phộng như sau :
Kích thước: 200x80x80
Hàm lượng tro: 1,7 %(m/m).
Nhiệt lượng tổng: 4600(kcal/kg)
Độ ẩm toàn phần: 9,3%(m/m)
1.5. Tình hình nghiên cứu và sản xuất thanh nhiên liệu từ phế thải nông nghiệp
1.5.1. Trên thế giới
Từ xưa tới nay vỏ đậu, rơm rạ, cành củi nhỏ (biomass) được mặc định là phế

phẩm nông nghiệp, thường được mang đi đốt sau mùa vụ với lượng rất lớn, thải ra
môi trường nhiều chất độc hại. Ít ai biết rằng những thứ trên có thể trở thành
nguyên liệu sản xuất năng lượng sinh học, khí đốt hydro, phân bón, xăng sinh học.
14
Điều này vừa giúp nông dân có thêm thu nhập, cải thiện môi trường, góp phần
chống lại biến đổi khí hậu toàn cầu.
Theo dự tính của các chuyên gia, việc tiêu thụ năng lượng trên toàn cầu có
thể tăng thêm 1/3 trong vòng 15 năm tới. Mức tiêu thụ năng lượng ngày càng gia
tăng, phần lớn là ở các nước đang phát triển, trong khi các nguồn năng lượng truyền
thống (thuỷ điện, than đá, dầu mỏ…) lại ngày càng khan hiếm. Vì vậy vấn đề cấp
thiết đặt ra là phải tiến hành một cuộc cách mạng đi tìm nguồn năng lượng mới
hoặc năng lượng tái sử dụng.
Theo Tổ chức Nông Lương thế giới, mỗi năm Việt Nam thu được hàng triệu
tấn đậu phộng và sẽ có hàng triệu tấn vỏ đậu, thân cây đậu có thể dùng làm nguyên
liệu đốt lò hơi.
Theo các chuyên gia năng lượng, nguồn năng lượng mới - còn có tên là “
vàng xanh ”. Tại 30 quốc gia đang trồng cây, hàng loạt những cây Nông nghiệp,
Lâm nghiệp chế ra nguồn nhiên liệu thay thế được xăng, dầu từ dầu mỏ. Theo các
chuyên gia năng lượng, đây là nguồn nhiên liệu phong phú và vô tận, mà loài người
không còn ám ảnh bởi khủng hoảng nhiên liệu. Loại nhiên liệu này có nhiều ưu
điểm so với các loại nhiên liệu truyền thống (dầu khí, than đá…) đó là: tính chất
thân thiện với môi trường, chúng sinh ra ít hàm lượng khí gây hiệu ứng nhà kính
(một hiệu ứng khiến trái đất nóng lên) và ít gây ô nhiễm môi trường như các loại
nguồn nhiên liệu truyền thống, loại nhiên liệu tái sinh, các loại nhiên liệu này lấy từ
hoạt động sản xuất Nông, Lâm nghiệp và có thể tái sinh. Chúng giúp giảm sự lệ
thuộc vào nguồn tài nguyên nhiên liệu không tái sinh truyền thống. Tuy nhiên, hiện
nay vấn đề sử dụng NLSH vào đời sống còn nhiều hạn chế do chưa hạ được giá
thành sản xuất xuống thấp hơn so với nhiên liệu truyền thống. Trong tương lai khi
nguồn nhiên liệu truyền thống cạn kiệt, thì nó có thể là nguồn nhiên liệu thay thế
cho nguồn nhiên liệu truyền thống đó.

Kỹ thuật đốt rác phát điện đã từng có lịch sử nghiên cứu phát triển hơn 30
năm trở lại đây, nhiều nhà máy ở Đức (32% lượng rác được xử lý bằng đốt rác phát
điện), Đan Mạch (70%), Bỉ (29%), Pháp (38%)… đã trở thành hình mẫu cho ngành
15
công nghệ “năng lượng và bảo vệ môi trường” này. Ở Châu Á, Singapore (100%
lượng rác được xử lý bằng đốt rác phát điện) và Nhật Bản (72,8%) là hai nước đi
đầu trong kỹ thuật đốt rác phát điện.
Thực tế, các nước châu Á như: Nhật Bản, ấn Độ, Thái Lan … nhiều công ty
đã sử dụng lò hơi đốt bằng sinh khối.
Nhật Bản, nước đi đầu thế giới về nghiên cứu năng lượng thay thế, nhận định
các nhà máy của Indonesia là nguồn năng lượng BIOMASS tiềm năng. Tại một hội
thảo diễn ra ở Indonesia, Haruhiko Ando, giám đốc Chính sách Năng lượng Toàn
cầu và Tế bào Nhiên liệu của Nhật Bản cho biết, hiện Nhật Bản đang gặp phải
những trở ngại trong việc phát triển BIOMASS do giá các vật chất cơ bản ở nước
này rất cao. Khí hậu và đất ở Indonesia rất phù hợp để sản xuất các sản phẩm
BIOMASS.
Trung Quốc là một trong những quốc gia có chủ trương thay thế dầu mỏ
bằng NLSH. Quốc gia này có kế hoạch đến năm 2020 sẽ sử dụng NLSH để thay thế
10 triệu tấn chế phẩm dầu mỏ nhằm giảm bới sức ép về nguồn năng lượng trong
nước. Phát biểu tại diễn đàn các giải pháp năng lượng bền vững phi tập trung hoá
được tổ chức tháng 5/2006, phó giám đốc Viện Nghiên cứu Năng lượng của Uỷ ban
phát triển cải cách Trung quốc (NDRC), Han Wenken cho biết, Trung quốc phấn
đấu đến năm 2020 nguồn năng lượng sạch này sẽ chiếm 10% lượng năng lượng
hàng năm. Sản lượng nhiên liệu lỏng sinh học như Ethanol hay Diesel sinh học sẽ
lên tới 12 triệu tấn và có thể thay thế khoảng 12 triệu tấn các chế phẩm từ dầu mỏ.
1.5.2. Ở Việt Nam
Việt nam là một nước nông nghiệp và hàng năm thải ra một lượng lớn đến
hàng trục triệu tấn phế thải như vỏ đậu, trấu, bã mía, vỏ hạt điều, mùn cưa, rơm rạ
(BIOMASS )… Sử dụng nguồn phế thải một cách thích hợp sản xuất nhiệt và điện
năng sẽ đem lại cơ hội mới cho ngành nông nghiệp lâm nghiệp, cải thiện an ninh

năng lượng mang lại lợi ích cho môi trường và xã hội đặc biệt là hiệu quả kinh tế
cao. Những loại chất thải tưởng như bỏ đi (mùn cưa, vỏ đậu, vỏ trấu, lõi ngô, bã
mía…) sẽ có thể sản xuất ra một lượng điện năng tương đối lớn cho con người.
16
Hiện nay, các phế phụ phẩm từ sản xuất nông lâm nghiệp ở nước ta với tổng sản
lượng lên tới hàng chục triệu tấn (nếu được tập trung lại). Các khu vực như Miền
Đông Nam Bộ có thể cho lượng chất thải sinh khối đạt 0,3 – 0,5 triệu tấn từ vỏ đậu.
Còn ở vùng Tây Bắc cũng đem lại tới 55.000 – 60.000 tấn mùn cưa từ việc khai
thác và chế biến gỗ. Đặc biện là chất thải từ nhà máy mía đường, hiện tại cả nước
đang có đến 10 - 15% tổng lượng bã mía không được sử dụng, vừa gây ô nhiễm môi
trường, vừa không được tận dụng. Riêng sản lượng vỏ trấu có thể thu gom được ở
khu vực đồng bằng sông Cửu Long lên tới 1,4 – 1,6 triệu tấn.
Theo GS.TSKH. Phạm Văn Lang - nguyên Viện trưởng Viện Cơ điện Nông
nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch cho biết: "So với các nguồn khai thác điện năng
lớn từ thuỷ điện, nhiệt điện, nguồn điện năng từ các chất thải nông nghiệp tuy
không nhiều, nhưng nếu tận dụng được nguồn chất thải này sẽ vừa giúp giảm bớt ô
nhiễm môi trường, lại vừa có thể cung cấp điện tại chỗ cho các vùng nông thôn,
nhất là các vùng sâu ".
GS.TSKH Phạm Văn Lang đã tính toán tổng sản lượng phế thải sinh khối
hằng năm ở nước ta có thể đạt 8-11 triệu tấn. So với việc sản xuất điện từ than, công
nghệ sản xuất này rẻ và tiết kiệm hơn rất nhiều, bởi nếu sử dụng 2-4 kg chất thải
sinh khối sẽ tương đương với 1 kg than antracite (giá 1.000 đồng/kg), trong khi đó
giá Trấu chỉ bằng 5-10% giá than. Ngoài đồng bằng sông Cửu Long, các khu vực
khác như Miền Đông Nam Bộ cũng có thể cho lượng chất thải sinh khối đạt 0,3-0,5
triệu tấn từ vỏ đậu. Còn vùng Tây Bắc cũng đem lại tới 55.000-60.000 tấn mùn cưa
từ việc khai thác và chế biến gỗ. Đặc biệt là chất thải từ các nhà máy Mía đường,
hiện tại cả nước đang có đến 10-15% tổng lượng bã mía không được sử dụng vừa
gây ô nhiễm môi trường, vừa không được tận dụng. Theo GS Lang, bất kỳ loại chất
thải nào cũng có thể làm chất đốt để sản xuất ra điện được, vấn đề là người dân phải
có ý thức tiết kiệm và thu gom được các chất thải đó.

Để tận dụng các phế phẩm của ngành nông lâm nghiệp. Tại thành phố Hồ
Chí Minh, các nhà khoa học tại Trung tâm nghiên cứu lọc hoá dầu (Trường Đại học
Bách khoa - Đại học Quốc gia thành phố HCM) với đề án “Công nghệ BIOMASS –
17
hướng tới một nền nông nghiệp không chất thải và phát triển bền vững” đã tinh chế
chất thải từ nông thôn như vỏ đậu, rơm rạ, vỏ trấu, mùn cưa,…thành nguồn năng
lượng sinh học. Hiện nhóm nghiên cứu của trung tâm đang tiến hành xây dựng cơ
sở dữ liệu về quá trình sản xuất sinh khối trong lĩnh vực trồng trọt và chăn nuôi tại
xã Thái Mỹ, huyện Củ Chi.
Tại đồng bằng sông Cửu Long, Miền Đông Nam Bộ các nhà máy say lúa
lớn, nhỏ và các cơ sở tách vỏ đậu thải ra lượng vỏ đậu, vỏ trấu rất nhiều. Có nơi vỏ
đậu, vỏ trấu còn thải cả xuống các kênh, rạch… gây ô nhiễm môi trường. Đang loay
hoay với bài toán rác thải từ vỏ đậu thì sản phẩm “khối nhiên liệu vỏ đậu” ra đời.
Dự ánVIE/020 sử dụng Lục bình và chất thải nông nghiệp là kết quả sự hợp tác giữa
hai chính phủ Việt Nam và Luxembourg, cơ quan chủ quản là tỉnh Hậu Giang và
đối tác thực hiện là Trường Đại học Cần Thơ, Trung tâm nghiên cứu và Đào tạo của
Dự án đặt tại Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng đa dạng sinh học xã Hoà An, huyện
Phụng Hiệp, tỉnh Hậu Giang. Kết quả của Dự án là sử dụng Lục Bình và chất thải
nông nghiệp để sản xuất nấm rơm, “thanh than” giá rẻ được làm từ vỏ trấu hoặc xác
Lục Bình, phân hữu cơ và thức ăn ủ chua cho Trâu, Bò…Củi vỏ đậu có kích thướt
200x80x80mm. Khối củi đậu dài 200mm, nặng 1,2 kg. Cứ 1 kg củi đậu thì nấu
được bữa ăn cho 4 người. Củi đậu có màu xám, nhìn như những cây củi . Củi đậu
rất “dễ tính”, có thể sử dụng cho lò trấu truyền thống, cà ràng, bếp than, bếp than
đá
ThS. Phạm Thị Vân, Khoa Công nghệ, Trường ĐH Cần Thơ cho tôi biết:
“Giá các loại nhiên liệu: ga, dầu lửa đang tăng cao; củi thì ngày càng khó tìm Vì
vậy, sử dụng trấu để sản xuất thành củi đậu, trấu là giải pháp vừa kinh tế vừa góp
phần giảm ô nhiễm môi trường”. Theo ước tính của dự án, nếu giá vỏ đậu nguyên
liệu đầu vào khoảng 500 đồng/kg thì giá sản xuất 1kg than củi đậu là 1500- 1600
đồng. Thị trường có thể chấp nhận giá bán 2100 đồng/kg than củi đậu vì chi phí

bằng so với nấu củi và rẻ hơn so với nấu than đá. Khi đó giá thành củi đậu sẽ hạ
xuống nhiều. Và củi đậu sẽ đến những thị trấn hoặc thị xã, giúp người dân tiết kiệm
ngân sách chi tiêu gia đình, quan trọng nhất là giảm độc hại đối với các hộ vốn
18
thường xuyên sử dụng than đá khi họ dùng củi đậu”. Bên cạnh giá thành hạ so với
ga, củi đậu cũng có hạn chế là dùng củi đậu nếu phát triển sẽ phổ biến ở nông thôn,
vì nó cần phải có chỗ để củi, cần có bếp lò, cần nơi thải tro, vì thế nó khó tiến vào
đô thị được mà có thể chỉ phổ biến ở nông thôn, vùng ven các khu dân cư gần đô
thị… Nếu trong tương lai nó tiếp tục cải tiến công nghệ và giảm giá thành như các
kỹ sư thực hiện công trình đang phấn đấu.
1.6. Một số kiểu máy ép biomass trong nước
- Máy ép bằng trục vít do ông: Nguyễn Đình Tường (sinh năm 1958), ngụ ấp
Vĩnh An, xã Bình Giã, huyện Châu Đức, Bà Rịa-Vũng Tàu, chế tạo.
Hình 1.15 Máy ép củi kiểu trục vít.
Máy ép được củi trấu, vỏ đậu và mùn cưa, đoạt giải Nhất cuộc thi "Sáng tạo
kỹ thuật nhà nông" toàn quốc lần thứ IV do Trung ương Hội Nông dân Việt Nam tổ
chức. Máy ép có nguyên lý hoạt động như máy ép ống nhựa, chạy bằng dòng điện 3
pha, có thể chạy bằng dòng điện 1 pha nhưng phải kết hợp với động cơ diesel. Cứ
100kg trấu cho vào máy thì tạo ra 95kg củi thành phẩm (độ ẩm dưới 14%). Hiện,
máy có 3 loại, loại có công suất 200kg/giờ, 250kg/giờ và 500kg/giờ.
Hình 1.16 Sơ đồ nguyên lý máy ép trục vít.
19
Máy ép củi trục vít được dựa trên nguyên lí ép bằng trục vít xoắn và
nhiệt làm cho đông kết. Máy ép không cần dùng phụ gia kết dính nào mà chỉ
dùng nhiệt để làm cho chảy nhựa thực vật kết dính các phân tử.
- Máy ép bằng trục vít do ông: Trần Đình Lai, địa chỉ thôn An Xuân, Xã
Quảng An, H. Quảng Điền, Tỉnh Thừa Thiên Huế, thực hiện.
Hình 1.17 Máy ép củi kiểu trục vít.
Là đề án nghiên cứu sản xuất máy ép trấu, củi trấu và than trấu, tận dụng phụ
phẩm trong sản xuất nông nghiệp để sản xuất chất đốt phục vụ sản xuất và tiêu dùng

của anh nhận được sự ủng hộ của Phòng Công thương huyện Quảng Điền và Trung
tâm Khuyến công tỉnh. Qua xem xét, thẩm định, Sở Công thương đã phê duyệt đề
án và hỗ trợ kinh phí từ nguồn vốn khuyến công của tỉnh để tiến hành nghiên cứu và
sản xuất thử nghiệm. So với củi gỗ và than đá, giá bán của củi trấu thấp hơn 20-
50%; trong khi đó nhiệt lượng của củi trấu cao hơn hẳn củi gỗ. Mỗi ngày, một cơ sở
sản xuất than trấu với 1 máy sản xuất khoảng 1.200kg. Về chi phí sản xuất máy, sau
thử nghiệm và cải tiến. Điều đáng mừng là qua sản xuất và chạy thử, sản phẩm củi
trấu đã đáp ứng các tiêu chuẩn dự kiến.
Máy sử dụng trục vít để nén nguyên liệu, máy cho sản phẩm có tiết diện tròn
hoặc vuông (vì dễ làm khuôn) loại này thường cho sản phẩm có lỗ ở giữa, do lõi của
trục vít, sản phẩm có thể dùng làm loại than không khói dùng để nướng thực phẩm.
Nhược điểm duy nhất của ép trục vít là năng suất rất thấp, lực nén không cao và
trục vít chế tạo rất đắt tiền và rất mau hao mòn.
20
- Máy ép bằng trục khuỷu do công ty: Công ty TNHH thiết bị công nghiệp
MTC, địa chỉ 245 Điện Biên Phủ, Phường 6, Quận 3, tp HCM. Chi nhánh
huyện Long Thành, tỉnh Đồng Nai, chế tạo. Các thế hệ máy như: Máy ép củi
mùn cưa MEV 70, méy ép gổ từ sinh khối MEV 90.
Hình 1.18 Máy ép củi kiểu trục khuỷu.
Hình 1.19 Sơ đồ nguyên lý máy ép trục khuỷu.
Nguyên lý hoạt động của máy ép trục khuỷu, máy ép trục khuỷu tạo viên
nhiên liệu hoạt động giống như máy dập ngang, sử dụng trục khuỷu để đẩy đầu ép
mang một chày ép nhiên liệu. Nguyên liệu được vít tải đưa từ dưới lên vào phiễu
cấp liệu, nguyên liệu trong phiễu được đưa vào máy từ trên xuống vào khoang cấp
liệu, chày ép sẽ đẩy nguyên liệu từ khoang cấp liệu vào khuôn nén. Nguyên liệu
được ép nối tiếp từng phần liên kết với nhau trong khuôn. Trong quá trình ép, do
lực ép và do ma sát, làm gia tăng nhiệt trong khuôn, vì vậy hệ thống khuôn phải
21
được giải nhiệt bằng nước. Sản phẩm sau khi ra khỏi khuôn được dẫn trên máng ra
ngoài đóng gói.

- Máy ép bằng hệ thống thủy lực do công ty: Công ty TNHH TM SX U&I
Phương Quân, địa chỉ thôn Thạch Nham, xã Hoà Nhơn, huyện Hoà Vang, thành
phố Đà Nẳng, chế tạo.
Hình 1.20 Máy ép củi (dạng tròn) kiểu thủy lực.
Các thế hệ máy như: Máy ép thủy lực TL 200 ép tròn, Máy ép thủy lực TL
200 ép vuông. Nguyên lý hoạt động của máy ép thủy lực tạo khối nhiên liệu, bồn
trộn liệu được trộn đều, nhiên liệu được cấp vào ngăn chứa liệu, xylanh cấp liệu cấp
liệu vào khuôn ép sơ bộ, xy lanh ép sơ bộ ép liệu vào khuôn ép sau đó xylanh trên
khuôn kẹp chặt định hình sản phẩm. Máy ép sản phẩm tròn và máy ép sản phẩm
vuông hoạt động giống nhau.
- Máy ép bằng hệ thống thủy lực do công ty: Công ty TNHH cơ khí Đông Hải,
địa chỉ lô 2 cụm Công Nghiệp Quang Trung, Qui Nhơn, Bình Định, chế tạo.
Hình 1.21 Máy ép củi (dạng khối) kiểu thủy lực.
22
Hình 1.22 Sơ đồ nguyên lý máy ép thủy lực
1, Thân máy. 2, Xy lanh ép chính. 3, Động cơ cấp liệu. 4, Trục vít cấp
liệu . 5, Động cơ khuấy liệu. 6, Cánh khuấy liệu. 7, Bồn chứa nguyên liệu. 8,
Động cơ & bơm thủy lực. 9, Xy lanh thay khuôn. 10, Bồn dầu. 11, Đế và van
thủy lực. 12, Khuôn ép sản phẩm. 13, Công tắc hành trình. 14, Xy lanh ép sơ
bộ. 15, Lổ lấy sản phẩm ra ngoài. 16, Chày ép sản phẩm.
Nguyên lý hoạt động, phụ liệu được cấp vào bồn chứa liệu, xylanh nén liệu
từ trên xuống nén liệu vào khuôn, xylanh ép ép phụ liệu, sau khi xylanh ép lùi,
xylanh thay khuôn thay khuôn ép. Máy sử dụng 2 khuôn ép, khuôn ép có thể dịch
23
chuyển về bên trái hoặc bên phải, sản phẩm được lấy ra nhờ một thanh đẩy gắn
song song với chày ép. Máy có kích thước gọn, vận hành êm.
Máy ép sử dụng xi lanh thủy lực để ép nguyên liệu, sản phẩm thường có tiết
diện tròn, vuông hoặc khối đặc. Loại này cho năng suất và lực nén rất cao. Máy gọn
nhẹ, dễ chế tạo. Khuôn và các thiết bị thay thế dễ dàng.
1.7. Kết luận chương

Nguồn phế thải từ sản xuất nông lâm nghiệp chỉ một phần nhỏ (khoảng
<10%) được sử dụng để đun nấu trực tiếp, còn lại thải ra môi trường. Như vậy tiềm
năng nguyên liệu dùng để tạo khối, thanh (viên) nhiên liệu là rất lớn.
24
Chương 2
MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI,
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Xác định quy luật và mức độ ảnh hưởng của một số thông số của máy ép đến
nhiệt lượng riêng và chi phí năng lượng riêng khi ép thanh nhiên liệu từ vỏ đậu
phộng, từ đó xác định trị số tối ưu của các yếu tố ảnh hưởng để làm cơ sở cho việc
thiết kế cải tiến, hoàn thiện mẫu máy phục vụ sản xuất đạt hiệu quả cao.
2.2. Đối tượng nghiên cứu
Máy ép khối nhiên liệu từ vỏ đậu phộng đang được sử dụng tại khu vực đồng
bằng các tỉnh Miền Đông Nam Bộ. Đó là loại máy ép nén sử dụng hệ thống thủy
lực.
2.3. Phạm vi nghiên cứu
Phế thải từ sản xuất nông nghiệp bao gồm: Vỏ đậu phộng, vỏ trấu, mùn cưa,
vỏ cà phê, vỏ hạt điều, bã mía …. Do điều kiện và thời gian có hạn nên đề tài chỉ
tập trung nghiên cứu các thông số cấu tạo của máy ép thanh nhiên liệu từ vỏ đậu
phộng.
2.4. Nội dung nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu trên đề tài thực hiện các nội dung nghiên cứu sau:
- Phân tích cấu tạo và thành phần hóa học của vỏ đậu phộng;
- Phân tích quá trình ép nén trên máy ép thủy lực;
- Tính toán máy ép, chế độ ép vỏ đậu phộng để tạo thanh nhiêu liệu đốt;
- Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng của máy ép và
nhiệt lượng của thanh nhiên liệu;
- Nghiên cứu thực nghiên xác định một số thông số hợp lý của máy ép vỏ
đậu phộng làm thanh nhiêu liệu.

2.5. Phương pháp nghiên cứu
2.5.1. Nghiên cứu lý thuyết
- Chi phí năng lượng riêng và những yếu tố ảnh hưởng
25
Chi phí năng lượng riêng của máy rất quan trọng khi cần đánh giá máy thiết
kế máy và chọn chế độ làm việc tối ưu cho máy. Mức tiêu thụ năng lượng riêng A
r
(kWh/t):
(2.1)
Trong đó:
N
t
- công suất tiêu thụ của máy, [kW];
Q- năng suất máy, [tấn/h];
Hiệu suất chung của máy được đánh giá bằng trị số năng suất
riêng mà nó biểu thị bằng số lượng thành phần thu được khi chi phí một đơn vị công
suất xác định theo công thức:
(2.2)
Như vậy: hiệu suất của máy là giá trị nghịch đảo với mức tiêu thụ điện năng
riêng.
Hiệu suất cơ tương đối của chế độ ép là năng suất riêng của
máy ở chỉ số ép đã cho và được xác định theo công thức:
(2.3)
Trong đó:
N
n
- công suất tiêu thụ để ép, không tính đến công suất chi phí chạy không,
[kw];
- mức độ ép.
- Năng suất của máy ép và những yếu tố ảnh hưởng