Nghiên cứu công nghệ xử lý phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM


Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo
viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

2

BỘ CÔNG THƯƠNG
TỔNG CÔNG TY MÁY ĐỘNG LỰC VÀ MÁY NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
VIỆN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY NÔNG NGHIỆP





BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2012


Đề tài:

“NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NHIỆT PHỤ PHẾ PHẨM
NÔNG NGHIỆP ĐỂ TẠO VIÊN NHIÊN LIỆU (PELLET) CÓ NHIỆT
TRỊ NÂNG CAO”

Mã số: 37.12.RD/HĐ-KHCN

Đơn vị chủ trì
Viện NCTKCT máy NN







Chủ nhiệm đề tài






TS. Nguyễn Đình Tùng






Hà Nội, 12/2012

Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM

Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo
viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

3


DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN



TT Họ và tên
Học hàm, học vị,
chuyên môn
Chức vụ Cơ quan
1 Nguyễn Đình Tùng Tiến sĩ kỹ thuật
Viện trưởng Viện máy Nông nghiệp
2 Nguyễn Đình Quý KS chế tạo máy
Nghiên cứu viên Viện máy Nông nghiệp
3 Đỗ Thị Thanh Xuân Kỹ sư điện
Phó trưởng phòng KT Viện máy Nông nghiệp


Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM


Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo
viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

4

LỜI CÁM ƠN


Để hoàn thành đề tài này nhóm tác giả xin chân thành gửi lời cám ơn đến Bộ
Công Thương, Vụ Khoa học Công nghệ là đơn vị quản lý Khoa học đã cung
cấp kinh phí để nhóm tác giả thực hiện nghiên cứu này.

Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM


Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo
viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

5

LỜI MỞ ĐẦU

Việt Nam là một nước sản xuất nông nghiệp chiếm tới gần 80% dân số làm
nông nghiệp. Bởi vậy hàng năm sau mùa thu hoạch lượng tồn dư sinh khối từ
phụ phẩm nông nghiệp chưa được sử dụng còn rất lớn. Phần lớn lượng tồn dư
này nông dân thường đổ đi xuống sông, ngòi, ao rạch, hoặc đốt ngay trên
cánh đồng làm ô nhiễm môi trường (môi trường nước, môi trường khí).
Trong khi
đó nhu cầu tiêu thụ năng lượng ngày một tăng theo sự phát triển
của nền kinh tế đất nước, nhưng năng lượng từ các nguồn nhiên liệu hóa thạch
(than, dầu, khí gas tự nhiên,…) ngày một cạn kiệt và còn gây ô nhiễm môi
trường.

Chính bởi vậy mà công nghệ năng lượng tái tạo nói chung và đặc biệt là công
nghệ sinh khối nói riêng cần phải quan tâm đi sâu nghiên cứu hơn nữa, trong
bối cảnh như vậ
y đề tài “Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm
nông nghiệp để tạo viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao” được đề ra
quan tâm nghiên cứu từ nhóm thực hiện đề tài là cần thiết, nó đáp ứng nhu
cầu cấp bách hiện nay của việc ứng dụng nguồn năng lượng tái tạo thay thế
cho nguồn năng lượng truyền thống từ nguồn nhiên liệu hóa thạch đ
ang ngày
một khan hiếm, thiếu hụt và ô nhiễm môi trường.

Thay mặt nhóm thực hiện đề tài
TS. Nguyễn Đình Tùng



Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM


Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo
viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

6
Chương 1

TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

Nội dung trong chương này chúng tôi đề cập một số vấn đề chính sau:
• Tiềm năng sinh khối từ phụ phế phẩm nông nghiệp ở Việt Nam,
• Công nghệ/thiết bị chuyển đổi năng lượng sinh khối.

1.1 . Tiềm năng sinh khối từ phụ phế phẩm nông nghiệp ở Việt Nam
Việt Nam là nước thuộc khu vực Đông Nam Á, có tổng diện tích kho
ảng
331.690 km
2
, trong đó khoảng gần 35% là rừng tự nhiên, 28,5% là đất canh
tác, tập trung ở hai vùng chính: sông Hồng nằm ở phía Bắc Việt Nam và sông
Mê Kông nằm ở phía nam của Việt Nam. Như phần lớn các nước Đông Nam
Á, ở Việt Nam năng lượng sinh khối có vai trò rất lớn trong việc bình ổn năng
lượng quốc gia. Sinh khối cung cấp 60-65% cho nhu cầu tiêu thụ năng lượng
sơ cấp [1, 2]. Phần lớn nă
ng lượng sinh khối cần cho việc sử dụng trong sinh
hoạt gia đình ở các vùng nông thôn, miền núi, nơi có hơn 75% dân số sinh
sống. Nguồn sinh khối bao gồm các phụ phẩm từ cây trồng, các phụ phẩm từ
gỗ, các phế liệu từ công nghiệp chế biến gỗ, rác thải đô thị,… Hàng năm nước
ta có khoảng khoảng nửa triệu tấn vỏ cà phê, hơn năm triệu tấn bã mía, đặc
biệt có gần bảy triệu tấn vỏ trấu, gần sáu triệu tấn cùi ngô….(hình 1.1).

Hình 1.1. Các nguồn sinh khối chủ yếu ở Việt Nam [1,2]
Trong những năm gần đây, công nghệ sinh khối (SK) đã, đang và sẽ phát triển
ngày một nhanh, mạnh trên thế giới. Công nghệ này góp phần thay thế dần
các nguồn nguyên liệu hóa thạch, vì nguồn nguyên liệu hóa thạch đang dần
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM


Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo
viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

7

ngày càng cạn kiệt. Hơn nữa các nguồn này còn gây ra ô nhiễm môi trường
nghiêm trọng [2-5].
Điều đáng lưu ý, khác với các công nghệ năng lượng (NL) tái tạo khác, công
nghệ năng lượng sinh khối (NLSK) không những chỉ thay thế NL hóa thạch
mà còn góp phần đáng kể trong việc xử lý chất thải, đây là nguồn nguyên liệu
còn có thể tận dụng được để sản xuất ra NL (nhiệt, điện). Hơn thế n
ữa, lợi thế
của SK còn có thể chủ động trong việc dự trữ và sử dụng khi cần và còn có
tính chất ổn định. Với tiềm năng SK như vậy, nếu được sử dụng để tạo ra NL
nhiệt/điện thì sẽ góp phần làm ổn định hơn tình hình cung cấp điện, nhiệt
thiếu hụt ngày càng lớn như hiện nay. Các tác giả [2-5] cho thấy, hiện nay
trên quy mô toàn c
ầu, thì NLSK là nguồn lớn thứ tư, chiếm khoảng 15% tổng
NL tiêu thụ của thế giới. Nhất là ở các nước đang phát triển (trong đó có Việt
Nam), SK thường là nguồn NL rất lớn, trung bình đóng góp khoảng 38%
trong tổng cung cấp NL [2,5].
Tuy nhiên, trên thực tế hiện nay ở Việt Nam, phụ phẩm từ nguồn sinh khối
nói chung, từ sản xuất nông nghiệp, chế biến nông sản nói riêng mới chỉ
được s
ử dụng một phần nhỏ ở các vùng nông thôn miền núi vào đun nấu sinh
hoạt hàng ngày (hình 1.2) còn phần lớn trong số đó bỏ thừa lãng phí mà chưa
được sử dụng, đó còn là tác nhân gây ra ô nhiễm môi trường nước, ví dụ: khi
người dân đổ trấu bừa bãi xuống các dòng sông (hình 1.2), ngoài gây ô
nhiễm còn gây cản trở giao thông trên các dòng sông. Gây ô nhiễm môi trường
khí, ví dụ vào vụ thu hoạch người dân đốt rơm, rạ bừa bãi trên cánh đồng, ven
đường giao thông nông thôn (hình 1.2).

Hình 1.2. Các hình ảnh về phụ phẩm nông nghiệp sử dụng một phần nhỏ để đun
nấu, còn phần lớn chưa sử dụng gây ô nhiễm môi trường ở Việt Nam [2,8]
Trong khi đó, mấy năm gần đây giá của các nhiên liệu từ nguồn hóa thạch (dầu

mỏ, khí hoá lỏng, than đá…) trên thị trường thế giới liên tục tăng và liên tục biến động,
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM


Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo
viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

8
lên xuống thất thường ảnh hưởng đến sinh hoạt của người dân, và đặc biệt là ảnh
hưởng rất lớn đến hoạt động sản xuất kinh của các doanh nghiệp trong cả nước.
Trong khi đó ở Việt Nam các nguồn nguyên liệu từ phụ phẩm nông nghiệp tuy có
rất nhiều nhưng chỉ một phần nhỏ được sử dụng vào việc đun nấu (hình 1.2), làm
thức ăn cho gia súc, còn ph
ần lớn trong số đó là thải bỏ, đổ ra môi trường sông
ngòi, ao hồ gây ô nhiễm (hình 1.2) như đã nêu trên.
Kết luận:
Qua phân tích trên đây cho thấy, để đáp ứng được nhu cầu năng lượng ngày càng
lớn này, thì việc nghiên cứu ứng dụng các nguồn năng lượng tái tạo từ sinh khối
(biomass) vào sản xuất là rất cần thiết, bởi các nguồn năng lượng nhiệt được tạo ra từ
các ngu
ồn nhiên liệu truyền thống như (than, dầu, khí…) có một số nhược điểm
như: gây ra ô nhiễm môi trường, ngày càng kạn kiệt dần, không có khả năng tái tạo,
biến động về giá cả, chịu ảnh hưởng lớn của chính trị trên thế giới…
Điều đó khẳng định rằng, việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo sinh khối để
tạo ra năng l
ượng nhiệt là việc làm rất cần thiết vào thời điểm hiện nay ở Việt Nam.
Bởi chúng có rất nhiều ưu điểm như: nguồn nguyên liệu này có thể kiểm soát được,
cùng một lúc vừa cung cấp nhiệt, vừa có thể sản xuất ra điện năng, hoặc đồng phát
nhiệt- điện mà lại rất ổn định. Nó góp phần thể thay thế cho nguồn nhiên li
ệu truyền

thống và các nguồn nhiên liệu khác.
Ngoài ra còn góp phần đáng kể vào mục tiêu chống thay đổi khí hậu, biến chất thải
(phụ phẩm) của ngành nông-, lâm nghiệp thành nguồn năng lượng nhiệt sạch.
Tuy nhiên, những hạn chế mà Việt Nam sẽ gặp phải khi đẩy mạnh phát triển năng
lượng tái tạo nói chung và đặc biệt là năng lượng sinh khối nói riêng đó chính là rào
cản về kinh nghiệm, đặc bi
ệt là công nghệ và thiết bị chuyển đổi/xử lý năng lượng.
1.2 . Công nghệ/thiết bị chuyển đổi năng lượng sinh khối
1.2.1. Công nghệ/thiết bị chuyển đổi (xử lý) sinh khối thành năng lượng
trên thế giới
Công nghệ năng lượng tái tạo nói chung và công nghệ sinh khối nói riêng có
vai trò ngày một quan trọng góp phần trong sự phát triển và tìm ra nguồn
năng lượng mới (năng lượng tái tạo) nhằm thay thế dần các nguồn nhiên liệu
hóa thạch. Các nguồn nă
ng lượng tái tạo có thể sử dụng để chuyển đổi thành
các nguồn năng lượng sơ và thứ cấp (năng lượng nhiệt, điện) để ứng dụng
trong các lĩnh vực công-, nông nghiệp được trình bày ở hình 1.3 dưới đây:
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM


Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo
viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

9

Hình 1.3. Phương pháp công nghệ chuyển đổi năng lượng từ nguồn năng
lượng tái tạo [6]
Trên hình 1.3 là công nghệ khí hóa để chuyển đổi năng lượng tái tạo từ sinh
khối. Ngoài phương pháp như trên hình 1.3 còn có các nguồn năng lượng tái
tạo khác như năng lượng địa nhiệt, năng lượng mặt trời, sóng biển,…có thể

được chuyển đổi thành các nguồn năng lượng như:
- N
ăng lượng nhiệt,
- Năng lượng hóa,
- Năng lượng điện.
Có nhiều cách khác nhau để chuyển đổi năng lượng từ nguồn nhiên liệu sinh
khối (Biomass), đặc biệt là từ phụ phế phẩm nông nghiệp.
Các phương thức/cách thức chuyển đổi năng lượng từ sinh khối, đặc biệt từ
phụ phế phẩn nông nghiệp đã, đang và sẽ đượ
c thế giới quan tâm ngày một
nhiều, các công nghệ đó được trình bày một cách sơ lược như sau đây:
- Nguồn năng lượng từ các loại cây trồng, cây cỏ;
- Phụ phẩm cây trồng (rơm rạ, gỗ rừng);
- Phụ phế liệu hữu cơ (phụ phế liệu ngành công nghiệp chế biến gỗ );
- Rác thải hữu cơ (bùn kênh rãnh, các phế liệu khác…).
T
ất cả các nguồn nhiên liệu trên được phân loại, xử lý, chế biến, làm khô, ép
viên, lưu kho/ vận chuyển, sau đó lưu kho hoặc các công đoạn khác vẫn như
nêu trên chỉ riêng công đoạn ép viên sau cùng, sau đó lưu kho và vận chuyển
để ra cho ta nguồn nhiên liệu theo tiêu chuẩn nhất định. Từ nguồn nhiên liệu
được tạo ra đó người ta có thể dùng các phương pháp sau đây để chuyển đổi
thành năng lượng:
• Phươ
ng pháp nhiệt, trong phương pháp này người ta có thể dùng một
trong ba cách sau:
- Than hóa,
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM


Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo

viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

10
- Khí hóa,
- Nhiệt phân hóa.
• Phương pháp hóa-lý gồm một hoặc trong hai cách sau:
- Ép bằng máy ép (ép viên),
- Ép đùn.
• Phương pháp sinh hóa (hóa/sinh) sẽ tạo được ra các sản phẩm như:
- Ethanol,
- Biogas (khí Methal).
Tuy nhiên dù người ta dùng phương pháp nào đi chăng nữa thì cũng tạo ra
được 3 nguồn (3 dạng) nhiên liệu sau:
- Nhiên liệu rắn,
- Nhiên liệu khí,
- Nhiên liệu lỏng.
Từ 3 dạng nhiên liệu này ng
ười ta có thể đốt để cho ta hai dạng năng lượng,
đó là năng lượng nhiệt và năng lượng điện. Đối với dạng năng lượng điện
được tạo ra thông qua các nhà máy phát điện. Còn đối với dạng năng lượng là
năng lượng nhiệt thì người ta có thể dùng một trong hai phương pháp chuyển
đổi, đó là phương pháp nhiệt-, cơ để chuyển đổi, để từ đó c
ũng sẽ cho ta năng
lượng điện nhờ các trạm phát điện, và hoặc dưới dạng năng lượng nhiệt.
Hoặc cách khác có thể sơ lược lại sơ đồ chuyển đổi năng lượng dưới dạng
chuỗi như sau:
Từ nguồn năng lượng sơ cấp Æ chuyển thành năng lượng thứ cấp Æ chuyển
đổi thành dạng năng lượ
ng cuối cùng ta mong muốn (nhiệt, điện) Æ sau cùng
là dạng năng lượng sử dụng (nhiệt, phát điện, chiếu sáng).

Như vậy trên thế giới người ta đã, đang và sẽ dùng một trong các phương
pháp trên để chuyển đổi năng lượng. Tuy nhiên để dùng phương pháp nào cho
hiệu quả, hoặc có nên quan tâm đến các phương pháp chuyển đổi đó không để
tạo ra nguồn năng lượng mới (năng lượ
ng tái tạo), trước tiên phải quan tâm
đến nguồn tiềm năng của các nhiên liệu trên. Bảng 1.1 sau đây trình bày về
tiềm năng của một số phụ phẩm nông-, lâm nghiệp như (gỗ, thân cây, phân,
phụ phẩm cây trồng) của một số vùng/châu lục trên thế giới như (bảng 1.1 xét
hàng đầu xét từ trái sang phải): Bắc Mỹ, Các nước Mỹ Latinh và Ả rập, Châu
Á, châu Phi, châu Âu và đông Âu, Trung Đông.
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM


Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo
viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

11
Bảng 1.1. Tiềm năng sinh khối & các phụ phẩm nông nghiệp ở một số
vùng/châu lục trên thế giới [6]


Đối với dạng nguyên liệu sinh khối (biomass) thường lượng nước có trong
nhiên liệu (hay độ ẩm của nhiên liệu) tương đối lớn, thường từ 15-75% tùy
thuộc vào từng loại sinh khối như rơm rạ, vỏ trấu, mùn cưa, vỏ trái cây, phụ
phẩm cây ngô, hay các loại cây trồng, cỏ độ ẩm có trong một số loại sinh
khối được trình bày khái quát như hình 4 dưới đây:

Hình 1.4. Sơ đồ tỷ lệ phần trăm độ ẩm của một số loại sinh khối [6]

Xét từ trái sang phải theo sơ đồ hình 1.4 trên cho thấy:
- Ở hàng trên: Gỗ khô tự nhiên nhờ khí trời; Gỗ khô dưới ánh nắng mùa
hè; Gỗ tươi rừng trồng,
- Ở hàng dưới: rơm hỗn hợp, rạ, cỏ hoang, sinh khối tươi.
Chính vì vậy mà phải cần đến công đoạn làm khô chúng để tạo ra được nguồn
năng lượng hiệu quả.
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM


Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo
viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

12

Hình 1.5. Các nhu cầu sinh khối khác nhau tương thích bởi các công nghệ sử
dụng sinh khối khác nhau như (1- nhiệt; 2- đồng phát nhiệt-điện; 3- phát
điện bằng turbin hơi; 4- phát điện bằng turbin khí ) sử dụng các nguồn nhiên
liệu sinh khối khác nhau (khí, lỏng, rắn) [6]

Từ hình 1.5 trên cho thấy, ở các vị trí lưu ý có đánh số tương ứng với nhu cầu
tiêu thụ/nhu cầu sử dụng sinh khối để tạo ra: 1- nhiệt, 2- điện/đồng phát nhiệt
điện, 3- phát điện bằng turbin hơi, 4- Khí hóa để phát điện bằng turbin khí.
Sự so sánh chi tiết về giá năng lượng của 3 nguồn nhiên liệu: Viên nhiên liệu
sinh khối, dầu, và khí gas được so sánh theo các tháng trong năm thể hi
ện ở
hình 1.6. Qua hình 1.6 cho thấy giá năng lượng từ dầu mỏ là cao nhất, tiếp
theo là đến giá năng lượng từ khí gas, cuối cùng là giá năng lượng từ viên
nhiên liệu sinh khối rẻ nhất.

Hình 1.6. So sánh giá năng lượng từ 3 nguồn nhiên liệu: viên nhiên liệu sinh

khối, dầu mỏ, khí gas [7]

Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM


Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo
viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

13

Hình 1.7. So sánh giá viên nhiên liệu sinh khối (viên gỗ) biến động theo tháng
trong năm và giữa các năm [7]

Qua hình 1.7 cho thấy giá viên gỗ đắt nhất là vào thời điểm từ tháng 10 đến
tháng 12. Khi xét năm 2007 mới chỉ có 130 USD/tấn, nhưng tại thời điểm đó
vào năm sau (năm 2008) thì giá viên nhiên liệu (gỗ) đã tăng lên đến 140
USD/tấn, đặc biệt vào thời điểm tháng 2 năm 2009 thì giá đã tăng nhanh và
lên đến hơn 140 USD/t
ấn.
Để làm sáng tỏ thêm về sự tăng lên nhanh chóng và không ngừng của tỷ lệ và
sản lượng viên nhiên liệu từ sinh khối trong vòng 15 năm gần đây,từ năm
1996 đến năm 2009, ta có thể xem chi tiết trên hình 1.8.

Hình 1.8. T ỷ lệ và sản lượng viên nhiên liệu sinh khối (viên gỗ) tăng lên
nhanh chóng trong giai đoạn từ 1996 đến 2009 [7]

Qua phân tích về nhu cầu, công nghệ và sự phát triển nhanh chóng của công
nghệ năng lượng sinh khối như trên hình 1.5 đến hình 1.8 cho thấy nhu cầu
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM

Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo
viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

14
tiêu thụ và giá cả viên nhiên liệu sinh khối ngày một tăng cao, và có tác tác
động nhiều đến giá trị xuất khẩu viên ra thị trường thế giới.
Tuy nhiên qua nghiên cứu về công nghệ ép viên nhiên liệu từ vỏ trấu của
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp-RIAM đã thực hiện đề tài
độc lập cấp nhà nước, kết thúc vào tháng 11 năm 2012 cho thấy, chỉ việc ép
viên nhiên liệu từ vỏ trấu chi phí nă
ng lượng để tạo ra một tấn sản phẩm
nguyên liệu là cũng không nhỏ.
Nguyên nhân chi phí năng lượng lớn như vậy bởi vì quy trình ép viên thực
hiện trên công nghệ cũ, đó là ép trực tiếp, chỉ thay đổi độ ẩm của nguyên liệu
và/hoặc thay đổi độ nhỏ (kích thước hạt) của nguyên liêu, trong đó kết quả tạo
ra được viên nhiên liệu có nhiệt trị không thay đổi so với nguyên liệu “thô”
ban
đầu, mà chỉ nâng cao được khối lượng riêng/tỷ trọng của nhiên liệu, và
mật độ năng lượng lên được 1-2 lần.
Xuất phát từ các hạn chế nêu trên như: chi phí năng lượng cho ép viên lớn, tỷ
trọng viên và mật độ năng lượng tăng lên không được nhiều, đặc biệt là
KHÔNG NÂNG CAO ĐƯỢC NHIỆT TRỊ nên chúng tôi đề xuất đề tài
nghiên cứu “Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩ
m nông nghiệp
để tạo viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao
“.
Đây là một hướng nghiên cứu có thể nói vẫn còn “rất mới” so với thế giới,
điều này được minh chứng rằng: theo sự tìm hiểu chủ quan của tác giả trên
các công cụ tìm kiếm cho thấy ngay cả „kho thông tin về bản quyền và sở hữu

trí tuệ thế giới của Mỹ về các „patents“ và các các thư viện, mã nguồn mở
cũng như các tạp chí khoa học trên thế giới thì cũng mớ
i chỉ thấy có vài tác
giả (ba đến bốn tác giả), và nhóm tác giả kết hợp cùng nhau nghiên cứu vấn
đề này. Tuy nhiên kết quả ban đầu cũng mới chỉ ở dạng quy mô phòng thí
nghiệm, theo thông tin của các tác giả này cho thấy, bắt đầu từ năm 2012 mới
triển khai dưới dạng lớn hơn quy mô phòng thí nghiệm.
Ở Việt Nam Nam, theo nhận định chủ quan của tác giả thì vẫn chưa thấy có
công trình nghiên cứu nào đề cập
đến vấn đề này.
Do vậy có thể khẳng định rằng, đây là một hướng nghiên cứu “rất mới” cần
được quan tâm nghiên cứu ở Việt Nam nhằm từng bước theo kịp sự phát triển
về công nghệ và thiết bị về lĩnh vực này so với thế giới.
Có thể tóm lược công nghệ này như sau:
Công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạ
o viên nhiên liệu có
nhiệt trị và mật độ năng lượng tăng cao là một phương pháp xử lý (điều trị)
dùng nhiệt của nhiên liệu sinh khối ở nhiệt độ (tại nhiệt độ) 200-300° C. Nó
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM


Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo
viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

15
được thực hiện theo điều kiện khí quyển tự nhiên và hoặc trong sự thiếu oxy
(yếm khí). Ngoài ra, quá trình này thực hiện trong đó bởi mức độ/ tốc độ với
giá trị nhiệt độ <50° C / phút. Trong quá trình sinh khối bị phân hủy một phần
sẽ thoát ra/đưa ra các loại chất dễ bay hơi. Các sản phẩm cuối cùng còn lại là
chất rắn của sinh khối.

Hình 1.9. Mô hình tóm lược cân bằng năng lượng khi dùng công nghệ xử lý
nhiệt nguyên liệu thô để trước khi ép viên

Trên hình 1.9 cung cấp một mô hình cân bằng khối lượng-năng lượng tiêu
biểu của việc dùng phương pháp xử lý nhiệt. Qua mô hình cho thấy, thông
thường cứ 100% khối lượng, và năng lượng ở đầu vào thì ta sẽ thu được 70%
khối lượng vật chất khô, và có chứa 90% “hàm lượng” năng lượng ban đầu
[7], còn lại 30% khối lượ
ng được chuyển thành khí, nhưng chỉ chứa 10%
năng lượng của sinh khối. Do đó mật độ năng lượng được tăng lên đáng kể,
nhiệt trị có thể tăng lên đến 15%
(xét cho viên phụ phế liệu từ gỗ). Ví dụ
này chỉ ra một trong những lợi thế (ưu điểm) của quá trình công nghệ này là
sự chuyển đổi cao của năng lượng hóa học từ nguyên liệu cho sản phẩm, chất
lượng nhiên liệu được cải thiện. Điều này trái ngược với quá trình nhiệt phân
cổ điển là trong đó bởi một lượng năng lượng chỉ
đạt được tối đa ở tỷ lệ 55-
65%, thậm trí xuống đến 20% trong những phương pháp truyền thống.
Theo nghiên cứu của nhóm tác giả trên thế giới cho thấy, đối với công nghệ
mới này đã có những nghiên cứu bước đầu, người ta tiến hành trên thiết bị
dạng Pilot trong phòng thí nghiệm đối cho sinh khối sinh khối là cỏ voi, bạch
dương, cũng như với các viên gỗ và rơm. Lò phản ứng này
được đốt nóng đến
nhiệt độ lựa chọn vào khoảng (230°C, 250°C hay 280°C), và giữ ở nhiệt độ
cuối cùng trong một thời gian 1, 2 hoặc 3 giờ. Ảnh hưởng của nhiệt độ
nguyên liệu, vật liệu, và thời gian “lưu trú” (thời gian “ủ”) trên những đặc tính
của sản phẩm xử lý nhiệt được nghiên cứu. Các sản phẩm sinh khối thu được
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM

Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo
viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

16
trong đó với thành phần nguyên tố, năng lượng, độ ẩm, độ tro và phần dễ bay
hơi. Các khí sản phẩm này sau đó được phân tích. Các loại nhiên liệu sinh học
ảnh hưởng đến sản phẩm. Trong sinh khối xử lý nhiệt theo đó có những thay
đổi trong tính chất vật lý và hóa học. Các hàm lượng carbon cố định và tăng
mật độ năng lượng cả thời gian và nhiệt xử lý. Sinh khối có xử lý nhiệt có tính
“k
ỵ nước” và thu được nguyên liệu có nhiệt trị và mật độ năng lượng cao
hơn so với nguyên liệu thô.
Như vậy, theo các phân tích trên đây cho thấy rằng, công nghệ mới này là một
giải pháp thay thế khả thi để cải thiện tính năng lượng (mật độ năng lượng,
đặc biệt là nhiệt trị) của các phụ phẩm nông nghiệp.
1.2.2. Công nghệ/thiết bị chuyển đổi (xử lý) sinh khối thành năng lượng ở
Việt Nam
Dư lượng phụ phẩm sinh khối có mộ
t tiềm năng lớn trong hầu hết các nước
đang phát triển, chúng có thể được sử dụng để thay thế các nguồn năng lượng
truyền thống. Tuy nhiên, chỉ có một tỷ lệ dư lượng nhỏ sinh khối đang được
sử dụng như nhiên liệu (dùng để đun nấu trong sinh hoạt gia đình, hay đốt
trực tiếp…) do độ ẩm cao, hình dạng đa dạng, phức tạp và có mậ
t độ năng
lượng thấp. Vì chúng có một số đặc điểm, hạn chế sau: vận chuyển phức tạp,
cồng kềnh, tăng chi phí cho vận chuyển, xử lý và lưu trữ, làm cho việc sử
dụng sinh khối làm nhiên liệu không thực tế, khó triển khai thực trong thực
tiễn. Một số các hạn chế có thể được khắc phục nếu có dư lượng phụ phẩm
sinh khố
i (phụ phẩm nông nghiệp) được thực hiện theo công nghệ xử lý nhiệt

nhằm tăng nâng cao nhiệt trị, hoặc sau đó có thể ép viên để đạt được mật độ
năng lượng nhiều hơn trên một đơn vị khối lượng và tính đồng nhất trong
hình dạng và kích thước.
Theo sự phát triển chung trên thế giới, trong những năm gần đây, công nghệ
sinh khối đã, đang và s
ẽ phát triển ngày một nhanh, mạnh. Công nghệ này góp
phần thay thế dần các nguồn nguyên liệu hóa thạch, vì nguồn nguyên liệu hóa
thạch đang dần ngày càng cạn kiệt. Hơn nữa các nguồn này còn gây ra ô
nhiễm môi trường nghiêm trọng. Điều đáng lưu ý, khác với các công nghệ
năng lượng tái tạo khác, công nghệ năng lượng sinh khối không những chỉ
thay thế năng lượng hóa thạch mà còn góp phần đáng kể trong việc xử lý ch
ất
thải, đây là nguồn nguyên liệu còn có thể tận dụng được để sản xuất ra năng
lương sơ cấp (năng lượng nhiệt) và năng lượng thứ cấp (điện). Hơn thế nữa,
lợi thế của sinh khối còn có thể chủ động trong việc dự trữ và sử dụng khi cần
và còn có tính chất ổn định. Với tiềm năng sinh khối củ
a Việt Nam như nêu
trên đây cho thấy, nếu được sử dụng để tạo ra năng lượng thì sẽ góp phần làm
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM


Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo
viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

17
ổn định hơn tình hình cung cấp năng lượng điện thiếu hụt ngày càng lớn như
hiện nay. Các tác giả [5, 8-10] cho thấy, hiện nay trên quy mô toàn cầu, thì
năng lượng sinh khối là nguồn lớn thứ tư, chiếm khoảng 15% tổng năng
lượng tiêu thụ của thế giới. Nhất là ở các nước đang phát triển (trong đó có
Việt Nam), sinh khối thường là nguồn năng lượng rất lớn, trung bình đ

óng
góp khoảng 38-40% trong tổng cung cấp năng lượng.
Theo [8-10] cho thấy Việt Nam hiện có khoảng hơn 100 triệu tấn sinh khối
gỗ, phụ phẩm gỗ từ ngành chế biến lâm nghiệp và đặc biệt sinh khối từ các
phụ phẩm nông nghiệp. Qua đó cho thấy tiềm năng sinh khối của Việt Nam
khá lớn, chủ yếu là trấu, bã mía, sắn, ngô, gỗ, quả có dầu, và phụ phẩm nông
nghiệp. Theo nghiên c
ứu của một số tác giả đã cho thấy các phụ phẩm này có
thể tạo thành viên nhiên liệu có nhiệt trị cao, mật độ năng lượng cao và đồng
nhất về “hình thái” và chất lượng.
Từ nguồn tiềm năng sinh khối phong phú nêu trên, đồng thời với giá thành rất
rẻ, mà lại không có tính chất phức hợp, cho nên có thể nói, sử dụng nguồn
phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo ra viên nhiên liệu (pellets) có nhi
ệt trị cao,
mật độ năng lượng cao là những mô hình hiệu quả để Việt Nam có thể áp
dụng nhằm cung cấp cơ hội mới cho ngành năng lượng tái tạo/năng lượng
mới phát triển, nhằm tạo ra nguồn năng lượng sơ và/hoặc thứ cấp phục vụ cho
ngành chế biến nông-, lâm nghiệp. Ngoài ra còn góp phần giảm khí thải nhà
kính, đa dạng hóa nguồn năng lượng, gi
ảm bớt sức ép về nhu cầu năng lượng,
hơn nữa nó sẽ còn góp phần đảm bảo an ninh năng lượng trong tương lai.
Tuy biết rằng các phụ phẩm nông nghiệp có nhiều ưu điểm để có thể chuyển
đổi thành nhiên liệu có nhiệt trị nâng cao, mật độ năng lượng lớn, để tạo ra
nguồn nhiên liệu chất lượng cao phục vụ cho quá trình chuyển đổi thành các
nguồn nă
ng lượng sạch thì ở Việt Nam hiện nay chưa thấy có một công trình
nghiên cứu nào về công nghệ xử lý nhiệt để nâng cao nhiệt trị và/hoặc để tạo
ra viên nhiên liệu có chất lượng như nêu trên. Trên đây là theo nhận định chủ
quan của tác giả.
Đối với Việt Nam, các phương pháp/cách thức chuyển đổi năng lượng sinh

khối (biomass) thành các nguồn năng lượng sơ cấp để sử dụng trong sinh ho
ạt
gia đình thì cũng đã có một số công trình nghiên cứu. Tuy nhiên các bước/các
công đoạn trong tiến trình công nghệ để chuyển đổi năng lượng sinh khối, đặc
biệt là chuyển đổi từ các phụ phẩm nông nghiệp ở Việt Nam thì còn rất sơ
khai/đơn giản và nhỏ lẻ, quy mô nhỏ chỉ phù hợp cho phòng thí nghiệm và
nghiên cứu, chứ chưa thực sự có một công trình nghiên cứu nào mang tầm
vóc quy mô công nghiệ
p được thực hiện đầy đủ, trọn vẹn ở Việt Nam.
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM


Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo
viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

18
Một trong các bước, các công đoạn nằm trong tiến trình chuyển đổi năng
lượng từ Sinh khối nói chung và phụ phế phẩm nông nghiệp nói riêng, đó
chính là công đoạn ép viên. Tại sao người ta lại phải ép viên các phụ phẩm
nông nghiệp?
Ép viên các phụ phẩm Nông nghiệp để sử dụng chúng trong việc chuyển đổi
để tạo ra năng lượng sơ hoặc thứ cấp (nhiệt, điện) có một số
ưu điểm sau:
- Giảm đáng kể thể tích của chúng,
- Tăng khối lượng riêng,
- Thuận lợi cho quá trình vận chuyển và giảm chi phí vận chuyển
- Đặc biệt đó là làm tăng “mật độ năng lượng” lên rất nhiều. Theo các tác
giả [5, 8-10] cho thấy đối với rơm rạ sau khi được ép thành viên thì
khối lượng riêng tăng lên 3-4 lần (từ 115 kg/m³ trước khi ép t
ăng lên

đến 440 kg/m³ sau khi ép), đặc biệt là mật độ năng lượng tăng lên 4 lần
(từ 1,9 GJ/m³ lên 7,2 GJ/m³)
Tuy nhiên chất lượng viên và chi phí năng lương để ép viên nó phản ánh tính
công nghệ và phần nào nói lên hiệu quả của công nghệ đó.
Đối với ép viên tự nhiên theo như các công nghệ truyền thống thì chi phí năng
lượng cho ép viên cũng tương đối nhiều, bởi vì phải chi phí năng lượng cho
các công đoạn cắt ngắn, làm nhỏ (điể
n hình cho việc này đó là đối với các phụ
phẩm nông nghiệp như rơm, vỏ trấu ). Các phụ phẩm Nông nghiệp như rơm
rạ, vỏ trấu chi phí năng lượng để cắt ngắn và nghiền làm nhỏ tiêu tốn rất
nhiều năng lượng, mặt khác năng suất lại rất thấp, khó đáp ứng được quy mô
công nghiệp.
Chính xuất phát từ các hạn chế này của các công nghệ ép viên khi chuyể
n đổi
năng lượng theo phương pháp thông thường, bởi vậy chúng tôi đi đến tìm
hiểu và nghiên cứu công nghệ “xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để
tạo viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị và mật độ năng lượng nâng cao” là
một hướng đi mới mang nhiều triển vọng về kinh tế và khoa học công nghệ
trong tương lai ở Việt Nam nói riêng và trên Thế giới nói chung.



Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM


Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo
viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

19
Chương 2

MỤC TIÊU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ CƠ SỞ
LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU


Nội dung trong chương này đề cập đến mục tiêu, nội dung, phương pháp
nghiên cứu; đặc biệt là nghiên cứu, phân tích cơ sở lý thuyết phân loại kích
hạt để lựa chọn vùng kích thước hợp lý của vật liệu nghiên cứu để thực hiện
đề tài.

2.1. Mục tiêu nghiên cứu
- Nắm vững và xây dựng được quy trình công nghệ xử lý nhiệt cho phụ phế
phẩm nông nghiệp để tạo ra viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao, đặc
biệt là có mật độ năng lượng được nâng lên cao nhiều.
- Thiết kế và chế tạo cụm thiết bị thí nghiệm để kiểm nghiệm đánh giá công
nghệ từ đó nhằm hoàn thiện công nghệ và tìm lời giải cho các thông s
ố kỹ
thuật và công nghệ.
2.2. Nội dung nghiên cứu
- Tìm hiểu về tình hình phụ phế phẩm nông nghiệp trên thế giới, đặc biệt ở
Việt Nam,
- Nghiên cứu tổng quan về vấn đề xử lý nhiệt cho các nhiên liệu sinh khối để
tạo ra nhiên liệu có nhiệt trị tăng và mật độ năng lượng tăng lên dựa trên các
nguồn thông tin và tài liệu của một số tác giả trên th
ế giới,
- Thiết kế / xây dựng quy trình công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông
nghiệp để tạo viên nhiên liệu có nhiệt trị và mật độ năng lượng nâng cao.
- Thiết kế, chế tạo cụm thiết bị thí nghiệm.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu tham khảo có kế thừa các kết quả và công trình

nghiên cứu của một số tác giả trên thế giới (mặ
c dù cũng chỉ ở mức sơ khai, vì
đây là lĩnh vực rất mới),
- Phương pháp lý thuyết,
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM


Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo
viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

20
- Phương pháp thực nghiệm
- Phương pháp phân tích và tổng hợp số liệu kết quả thí nghiệm.
Trình bày chi tiết hơn về các phương pháp nghiên cứu sử dụng trong nghiên cứu
này như sau:
2.4. Cơ sở lý thuyết về phân loại kích thước hạt nhằm lựa chọn vùng
kích thước hạt nguyên liệu hợp lý
Khi nghiên cứu về xử lý nhiệt nguyên liêu sinh khối (phụ phẩm nông nghiệp)
một trong những yêu cầu “b
ắt buộc” đó là phải lựa chọn nguyên liệu có chung
một hình dạng (form) đặc biệt là có kích thước nằm trong một vùng (một dải)
nhất định. Muốn vậy thường người ta sử dụng phương pháp phân loại hạt theo
kích thước. Trong đề tài nghiên cứu này nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương
pháp phân loại hạt theo sàng phân loại trong phòng thí nghiệm để làm cơ sở
lựa chọn được vùng kích thước hạt cho mỗi m
ột loại vật liệu thí nghiệm. Dưới
đây nhóm nghiên cứu trình bày cơ sở lý thuyết để phân loại nhằm lựa chọn
vùng kích thước hạt nguyên liệu hợp lí trước khi tiến hành nghiên cứu thực
nghiệm.
Trên hình 2.1 và 2.2 là sơ đồ nguyên lý cấu tạo và trình tự bố trí sàng trên

máy phân loại [11-15].

Hình 2.1. Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của sàng phân loại [11-15]
1- Chân đế để tạo rung động; 2 đĩa rung cơ sở; 3- các thớt sàng; 4- gông sàng; 5- khay sàng; 6-
sàng sau phân loại trên; 7- nắp

Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM


Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo
viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

21


Hình 2.2. Trình tự bố trí (lắp) sàng trên máy phân loại [11-15]
a- Sieb 1 - 9 tương ứng sàng 1 đến 9; b-
∆
M
0
-
∆
M
8
tương ứng khối lượng sau phân loại đi qua
sàng 9 đến sàng 1


Các lớp sau phân loại được xác định bởi phương trình sau [11-15]:
(2.1)

Trong đó với [11-15]:
(2.2)
Do đó chi ra làm hai thành phần tỷ lệ như sau:
Phân bố mật độ được xác định theo phương trình sau [11-15]:
(2.3)
Phân bố tích lũy xác định theo phương trình sau [11-15]:
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM


Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo
viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

22
(2.4)
Giải thích về hàm mật độ phân phối trong ví dụ về sàng phân loại kích thước
(kiểm tra mẫu) như sau (hình 2.3) [11-15]:

Hình 2.3. Ví dụ về trình tự lắp sàng và biểu đồ hàm mật độ phân bố kích
thước hạt [11-15]

Giải thích về hàm phân bố tích lũy trong ví dụ về sàng phân loại kích thước
(kiểm tra mẫu) xác định theo phương trình sau (hình 2.4) [11-15]:

Hình 2.4. Ví dụ về biểu đồ hàm phân bố tích lũy kích thước hạt [11-15]

Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM


Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo
viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

23
Bảng 2.1. Các chỉ số và hàm phân bố đối với phân loại kích thước hạt [11-15]

Trên hình 2.5 và 2.6 là biểu đồ phân bố kích thước hạt theo hàm mật độ và
hàm phân phối/phân bố [11-15].

Hình 2.5. Biểu đồ phân bố kích thước hạt theo hàm mật độ q
r
[11-15].

Hình 2.6. Biều đồ phân bố kích thước hạt theo hàm phân bố Q
r
[11-15].
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM


Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo
viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

24
Từ đó [11-15]:
(2.5)
Kết quả trong giới hạn kích thước vô cùng nhỏ chuyển tiếp khoảng thời gian
sau cho các thuộc tính mật độ phân phối như sau [11-15]:
(2.6)
• Giá trị “Median” trung bình d
50,r
: 50% các hạt nằm phía dưới của d
50,r

(hình 2.7) [11-15]:

Hình 2.7. Hàm biểu thị “Median” trung bình [11-12].

• Giá trị “Modal” d
h,r
: Mật độ phân phối tối đa (cực đại), hình 2.8:

Hình 2.8. Hàm biểu thị “Modal” mật độ phân bố tối đa [11-12].
• Kích thước hạt trung bình d
r
(hình 2.9) [11-15]:
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM


Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo
viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

25
(2.7)

Hình 2.9. Biểu đồ hàm kích thước hạt trung bình [13-14].
• Trung bình số học về diện tích bề mặt của các hạt hình cầu [11-15]:
(2.8)
• Trung bình số học về thể tích của các hạt hình cầu [11-15]:
(2.9)
• Bề mặt riêng phần của tập hợp hạt [11-15]:

Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM

Đề tài A-2012 - Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt phụ phế phẩm nông nghiệp để tạo
viên nhiên liệu (pellet) có nhiệt trị nâng cao

26
Chương 3

KHẢO SÁT PHÂN LOẠI KÍCH THƯỚC HẠT VÀ
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ

Trong chương này trình bày các nội dung chính sau:
• Khảo sát (phân tích thực nghiệm) về phân loại kích thước hạt,
• Tính toán thiết kế thiết bị chính (trống xử lý nhiệt),
• Tính toán nguồn nhiệt cung cấp

3.1. Kết quả khảo sát (thực nghiệm) phân loại kích thước hạt
Trên hình 3.1 và 3.2 là là các biểu đồ phân loại kích thước hạt mùn cưa thu
được từ số liệu phân tích thực nghiệm thu được.

Hình 3.1. Biểu đồ phân loại kích thước hạt mùn cưa

Qua biểu đồ 3.1 cho thấy vùng kích thước được lựa chọn để làm nguyên liệu
cho nghiên cứu thực nghiệm nằm trong khoảng d195 – d220mm, chiếm 86%
và tuân theo quy luật như cơ sở lý thuyết trên hình 2.3.