Đồ Án Nghiên cứu phát triển hệ thống khí hóa sinh khối theo công nghệ downdraft

Đồ án tốt nghiệp
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp vừa qua, em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu
sắc tới thầy hướng dẫn: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ người đã tận tình giúp đỡ và
tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình thực hiện đồ án.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo trong bộ môn Công nghệ hữu
cơ hóa dầu-Viện kỹ thuật Hóa học-Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã trang bị
cho em những kiến thức bổ ích trong suốt quá trình học tập nghiên cứu để hoàn
thành tốt đồ án này.
Em cũng xin chân trọng cảm ơn thầy Nguyễn Tiến Cương và các anh chị
trong xưởng Thiết Bị Áp Lực trường Đại học BKHN đã giúp đỡ và tạo điều kiện
cho em trong quá trình thực hiện đồ án.
Cuối cùng em xin được bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới gia đình, người thân,
nhóm đề tài khí hóa, bạn bè đã động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện để em hoàn
thành đồ án này.
Do điều kiện nghiên cứu còn hạn chế, kiến thức còn chưa sâu, thời gian có
hạn nên đồ án này không tránh khỏi nhiều thiếu sót, em kính mong thầy cô góp ý
giúp đỡ để bản đồ án được hoàn thiện hơn.
Hà Nội, ngày 03 tháng 07 năm 2013
SVTH: Lê Tuấn Linh
SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 1
Đồ án tốt nghiệp
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 1
MỤC LỤC 2
DANH MỤC CÁC BẢNG 3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 4
LỜI NÓI ĐẦU 5
PHẦN 1: TỔNG QUAN 7
I. Tổng quan về nhiên liệu sinh khối 7
I.1. Nhiên liệu sinh khối [1] 7

I.1.1. Năng lượng từ sinh khối 7
I.1.2. Vai trò của nhiên liệu sinh khối 8
I.2. Thành phần và tính chất hóa học của nguyên liệu sinh khối [12] 9
I.2.1. Thành phần hoá học 9
I.2.2. Thành phần nguyên tố hóa học 11
I.3. Tiềm năng sinh khối của Việt Nam [10] 12
I.4. Hiện trạng sử dụng sinh khối của Việt Nam [8] 13
II. Tổng quan về công nghệ khí hóa 15
II.1. Lý thuyết về quá trình 15
II.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình khí hóa sinh khối 16
II.3. Công nghệ khí hóa tầng cố định 18
II.3.1. Phân loại khí hóa tầng cố định [9] 18
II.3.2. Ưu nhược điểm và những tồn tại của công nghệ khí hóa sinh khối 20
II.4. Hiện trạng sử dụng công nghệ khí hóa sinh khối ở Việt Nam [9] 21
PHẦN 2: HỆ THỐNG KHÍ HÓA SINH KHỐI CÔNG SUẤT 8 kg/h 22
I. Hệ thống khí hóa 22
I.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống 28
II. Quá trình thí nghiệm và phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 30
II.1. Trình tự thí nghiệm 30
II.1.1. Chuẩn bị nhiên liệu 30
II.1.2. Thông gió và kiểm tra hệ thống 31
II.1.3. Khởi động hệ thống 31
II.1.4. Vận hành hệ thống và thu thập số liệu 31
II.1.5. Ngừng thí nghiệm 32
II.2. Hệ thống thiết bị đo lường và phân tích 32
II.2.1. Đo áp suất 32
II.2.2. Đo nhiệt độ 32
II.2.3. Đo lưu lượng không khí 33
SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 2
Đồ án tốt nghiệp

II.2.4. Phân tích thành phần sản phẩm khí 33
II.2.5. Đo tar 34
II.3. Phương pháp phân tích tính toán và xử lí số liệu 36
II.3.1. Công thức tính toán 36
I.3.2. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 39
III.2. Kết quả thí nghiệm với nhiên liệu viên nén mùn cưa 56
III.2.1. Thí nghiệm 7 56
III.2.2. Thí nghiệm 8 60
III. 3. Bảng tổng hợp kết quả chạy thực nghiệm 63
I.1. Sơ đồ hệ thống 65
I.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống 67
II. Kết quả và thảo luận 68
II.1. Kết quả chạy thí nghiệm với nhiên liệu than hoa 68
II.1.1. Thí nghiệm 9 68
II.1.2. Thí nghiệm 10 71
II.1.3. Thí nghiệm 11 73
II.2. Kết quả chạy thí nghiệm với nhiên liệu viên nén mùn cưa 77
II.2.1. Thí nghiệm 12 77
II.2. Thí nghiệm 13 80
II.3. Kết quả chạy thí nghiệm với nhiên liệu vỏ trấu 83
II.4. Bảng tổng hợp kết quả chạy thực nghiệm của hệ thống 30kg/h 86
II.5. Kết quả tính toán cho một số mô hình khí hóa downdraft 87
KẾT LUẬN 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO 92
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Nguồn năng lượng NLSK so với các nguồn năng lượng tái sinh khác 8
Hình 1.1. Công thức hóa học của xenlulozo 10
Hình 1.2. Các monome của Lignin 11
Với lợi thế một quốc gia nông nghiệp, Việt Nam có nguồn sinh khối lớn và đa dạng từ lúa, ngô,
mía, sắn, lạc, bã cà phê, võ hạt điều 12

Bảng 1.2: Sử dụng sinh khối theo năng lượng sử dụng cuối cùng 13
Bảng 1.3: Một số ưu, nhược điểm của các loại lò KHSK lớp chặt 20
Bảng 1.4: Các lĩnh vực sử dụng sinh khối hiện nay 22
Bảng 2.1: Đặc tính kỹ thuật của các mẫu sinh khối 30
SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 3
Đồ án tốt nghiệp
Bảng 2.2: Thành phần hóa học của các mẫu sinh khối 31
Bảng 2.3: Bảng tổng hợp kết quả chạy thực nghiệm hệ thống 8 kg/h 63
Bảng 3.1: Bảng tổng hợp kết quả chạy thực nghiệm hệ thống 30kg/h 86
Bảng 3.2: Kết quả tính toán với SV = 0,7 m/s 87
Bảng 3.3: Kết quả tính toán khi SV = 0,6 m/s 87
Bảng 3.4: Sự phụ công suất thiết bị vào SV khi Dt không đổi 89
Hình 3.5: Mối quan hệ giữa SV và công suất thiết bị khi Dt =300mm 89
Bảng 3.5: Mối quan hệ giữa SV và công suất thiết bị khi Dt =500mm 90
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
- ad: Các số liệu phân tích trên lượng khô nhận được
- W: Hàm ẩm của sinh khối
- A: Hàm lượng tro của sinh khối
- V: Hàm lượng chất bốc của sinh khối
- FC: Hàm lượng cacbon cố định của sinh khối
SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 4
Đồ án tốt nghiệp
LỜI NÓI ĐẦU
An ninh năng lượng đang là vấn đề cấp thiết với tất cả các nước trên thế giới
bao gồm cả những nước phát triển và nước đang phát triển do các nguồn năng
lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt và trở lên đắt đỏ. Vì vậy việc tìm kiếm các
nguồn năng lượng mới và sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo đang được đặc biệt
chú trọng. Sinh khối là một nguồn năng lượng tái tạo có khả năng đáp ứng được
những vấn đề thời sự trên. Thế giới đang quan tâm tìm cách sử dụng năng lượng
sinh khối một cách có hiệu quả, trong đó công nghệ khí hóa sinh khối là một công

nghệ mang lại hiệu quả cao.
Ở Việt Nam công nghệ khí hóa sinh khối vẫn còn khá mới mẻ. Việc sử dụng
công nghệ khí hóa sinh khối hiện nay chỉ dừng lại ở lĩnh vực cung cấp nhiệt cho
công nghiệp quy mô nhỏ và các hộ gia đình như: Thiết bị khí hóa trấu để cung cấp
nhiệt cho nung gốm sứ ở Đồng Tháp, An Giang và bếp khí hóa sinh khối hộ gia
đình do các doanh nghiệp chép mẫu hoặc nhập khẩu chủ yếu từ Trung Quốc vì vậy
khi sử dụng hiệu suất chưa cao, làm việc chưa ổn định.
Vì vậy em chọn đồ án “Nghiên cứu phát triển hệ thống khí hóa sinh khối
theo công nghệ downdraft” với mục đích:
- Làm chủ được công nghệ khí hóa sinh khối.
- Xem xét sự ảnh hưởng của các yếu tố: Chế độ vận hành, nhiên liệu.
- Phát triển, nâng cấp công suất hệ thống khí hóa.
- Tận dụng tối đa và hiệu quả nguồn sinh khối dồi dào, trữ lượng lớn ở các vùng
nông thôn và miền núi đang không được sử dụng đúng giá trị thực và lãng phí để
sản xuất khí tổng hợp cung cấp cho Tổng hợp Hữu cơ - Hóa dầu, bên cạnh đó là sản
xuất điện năng quy mô nhỏ nhờ nhiệt của của quá trình khí hóa sinh khối.
- Cung cấp điện năng tại chỗ cho một thôn, một xã, một khu vực, dựa vào trữ lượng
sinh khối sẵn có tại nơi đó. Giải quyết vấn đề thiếu điện năng vào cho những nơi
này, đảm bảo điện năng cả về nhu cầu lẫn kinh tế đem lại.
- Bên cạnh đó còn giải quyết vấn đề xử lý môi trường do nhiều nơi không sử dụng
đúng cách mà còn thải xuống sông ngòi hoặc đốt gây ô nhiểm không khí. Khí hóa
sinh khối góp phần bảo vệ môi trường tốt đẹp hơn.
SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 5
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án của em được chia làm 3 phần chính:
PHẦN 1: TỔNG QUAN
Giới thiệu một cách tổng quan về nguyên liệu sinh khối, năng lượng sinh
khối, tiềm năng sinh khối và hiện trạng sử dụng sinh khối ở Việt Nam. Giới thiệu
chung về khí hóa sinh khối tầng cố định, các kiểu khí hóa tầng cố định, ưu nhược
điểm của từng công nghệ, hiện trạng sử dụng công nghệ khí hóa ở Việt Nam.

PHẦN 2: HỆ THỐNG KHÍ HÓA SINH KHỐI CÔNG SUẤT 8 kg/h
Giới thiệu về sơ đồ công nghệ và nguyên lý làm việc của hệ thống. Trình bày
phương pháp thí nghiệm và xử lý số liệu thực nghiệm. Đánh giá một số kết quả đã
đạt được.
PHẦN 3: HỆ THỐNG KHÍ HÓA SINH KHỐI CÔNG SUẤT 30 kg/h
Giới thiệu về sơ đồ công nghệ và nguyên lý làm việc. Đánh giá kết quả thí
nghiệm, tính toán nâng công suất thiết bị, xây dựng mối quan hệ giữa hệ số SV,
đường kính thoát với công suất thiết bị.
SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 6
Đồ án tốt nghiệp
PHẦN 1: TỔNG QUAN
I. Tổng quan về nhiên liệu sinh khối
I.1. Nhiên liệu sinh khối [1]
Sinh khối là vật liệu hữu cơ có nguồn gốc từ sinh vật có khả năng tái tạo. Trong
sản xuất năng lượng và công nghiệp, sinh khối được đề cập đến ở đây là nguyên
liệu có nguồn gốc từ sinh vật sống mà có thể sử dụng làm nhiên liệu hay cho sản
xuất công nghiệp. Thông thường sinh khối là phần chất cây trưởng thành sử dụng
như là nhiên liệu sinh học bao gồm cả phần chất thực vật và động vật được dùng để
sản xuất sợi, tạo than đá hay dầu mỏ.
Trong thời kì sơ khai, sinh khối nguồn nguyên liệu chính cho con người mãi đến
tận thế kỉ 19. Sang thế kỉ 20, năng lượng sinh khối được thay thế dần bằng dầu và
than đá, xa hơn nữa là khí và năng lượng nguyên tử. Câu trả lời cho lý do hiện nay
năng lượng sinh khối đang được quan tâm là đặc tính của sinh khối: Có khả năng tái
tạo, dự trữ trong nhiều nguồn có sẵn, có khả năng lưu trữ và thay thế dầu.
I.1.1. Năng lượng từ sinh khối
Năng lượng sinh khối ( hay năng lượng từ vật liệu hữu cơ ) có thể sản xuất
tại chỗ, có ở khắp nơi, tương đối rẻ và nguyên liệu tài nguyên tái tạo. Năng lượng
sinh khối ( NLSK ) khác các dạng năng lượng tái tạo khác. Một là: Không giống
năng lượng gió và sóng, năng lượng sinh khối có thể kiểm soát được. Hai là: Cùng
một lúc năng lượng sinh khối vừa cung cấp nhiệt, vừa sản xuất điện năng.

Sinh khối có hai dạng chính: Thứ nhất: Các loại phế thải nông nghiệp của
ngành lương thực thí dụ: Trấu, vỏ hạt điều, vỏ đậu phộng, rơm rạ, …v.v. Thứ hai:
Sinh khối gỗ: Có thể thu hoạch từ các khu vực trồng cây, thí dụ: Gỗ cây cao su, cây
điều, cây keo, bạch đàn …v.v.
NLSK có thể biến chất thải, phế phẩm của ngành nông, lâm nghiệp thành
nhiệt và năng lượng. Ngoài ra, năng lượng sinh khối có thể đóng góp đáng kể vào
mục tiêu chống thay đổi khí hậu do ưu điểm sinh khối là một loại chất đốt sạch hơn
so với các loại nhiên liệu hóa thạch do không chứa lưu huỳnh, chu trình cố định
CO
2
ngắn. Ngoài ra, các loại sinh khối có thể dự trữ, cung cấp loại nhiên liệu khô,
đồng nhất và chất lượng ổn định.
SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 7
Đồ án tốt nghiệp
I.1.2. Vai trò của nhiên liệu sinh khối
Hiện nay, trên qui mô toàn cầu NLSK là nguồn năng lượng lớn thứ tư, chiếm
tới 14-15 % tổng năng lượng tiêu thụ. Ở các nước phát triển, sinh khối thường là
nguồn năng lượng lớn nhất, đóng góp khoảng 35% tổng số năng lượng. Từ sinh
khối, có thể sản xuất ra nhiên liệu khí cũng như nhiên liệu lỏng làm chất đốt hay
nhiên liệu cho động cơ. Vì vậy, lợi ích của nguồn năng lượng sinh khối là rất to lớn
nhưng bên cạnh đó chúng ta cũng cần phải lưu ý những khó khăn khi sử dụng
NLSK.
 Lợi ích
• Lợi ích kinh tế
Phát triển nông thôn là một trong những lợi ích chính của việc phát triển năng lượng
sinh khối, tạo thêm công ăn việc làm cho người lao động (sản xuất, thu hoạch…).
Thúc đẩy sự phát triển công nghiệp năng lượng, công nghiệp sản xuất các thiết bị
chuyển hóa năng lượng, …v.v.
Giảm sự phụ thuộc vào dầu, than, đa dạng hóa nguồn cung cấp nhiên liệu.
Ta có thể đánh giá lợi ích kinh tế của việc sử dụng năng lượng sinh khối thông qua

bảng sau:
Bảng 1.1: Nguồn năng lượng NLSK so với các nguồn năng lượng tái sinh khác
• Lợi ích môi trường: Đây là một nguồn năng lượng khá hấp dẫn với nhiều ích lợi
to lớn cho môi trường.
- Năng lượng sinh khối có thể tái sinh được.
- Năng lượng sinh khối tận dụng chất thải làm nhiên liệu, do đó, nó vừa làm giảm
lượng rác vừa biến chất thải thành sản phẩm hữu ích. Đốt sinh khối cũng thải ra
CO
2
nhưng lượng S và tro thấp hơn đáng kể so với việc đốt than bitum. Ta cũng có
thể cân bằng lượng CO
2
thải vào khí quyển nhờ trồng cây xanh hấp thụ chúng. Vì
vậy, NLSK lại được tái tạo thay thế cho sinh khối đã sử dụng nên cuối cùng không
làm tăng CO
2
trong khí quyển.
SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 8
Năng lượng phát Mặt trời Gió Sinh khối
Tổng đầu tư (triệu USD) 1.830 12.700 6.300
Quy mô nhà máy(Kw) 1.000.000 10.000.000 10.000.000
Tỷ lệ hoạt động hàng năm(%) 12 20 70
Công suất điện phát hàng năm(Mkw/h) 1.100 17.500 6.300
Đơn vị đầu tư (USD/ KW) 1.66 0.72 0.10
Đồ án tốt nghiệp
Như vậy, phát triển NLSK làm giảm sự thay đổi khí hậu bất lợi, giảm hiện tượng
mưa axit, giảm sức ép về bãi chôn lấp …v.v.
 Khó khăn
• So với nhiên liêu hóa thạch thì mật độ năng lượng/đơn vị sinh khối là thấp.
• Khó sử dụng, đặc biệt là nguồn từ thực phẩm.

• Quá trình chuyển đổi năng lượng phức tạp.
• Nếu tập trung vào nguồn sinh khối gỗ thì gây tác động tiêu cực đến môi trường,
phá rừng, xói mòn đất, sa mạc hóa, và những hậu quả nghiêm trọng khác.
Có thể thấy, so sánh về hiệu quả đầu tư cũng như hiệu suất năng lượng thì
nguồn NLSK là nguồn nhiên liệu mang lại lợi ích rất cao. NLSK có nhiều dạng, và
những lợi ích kể trên chủ yếu tập trung vào những dạng sinh khối mang tính tái
sinh, tận dụng từ phế phẩm nông lâm nghiệp.
Tuy nhiên, việc phát triển năng lượng sinh khối ở nước ta hiện nay vẫn chưa
được khai thác triệt để, nhiều dự án vẫn chưa triển khai do còn gặp nhiều khó khăn
về công nghệ, về phân bố nguồn nguyên liệu, về nguồn vốn hỗ trợ đầu tư của nhà
nước…v.v.
I.2. Thành phần và tính chất hóa học của nguyên liệu sinh khối [12]
Các nguyên liệu sinh khối bao gồm gỗ, cành cây nhỏ, rễ, vỏ cây, bã mía, rơm rạ,
trấu, ngô, lá cây, phân động vật, phế phẩm nông lâm nghiệp, rác thải sinh hoạt…
I.2.1. Thành phần hoá học
Thành phần hoá học của SK chủ yếu bao gồm: Nước, các polyme, các hợp chất
trích ly, các hợp chất vô cơ.
Hơi ẩm chính là nước tự do có trong SK và thay đổi theo điều kiện bảo quản
cũng như điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm không khí ). Trong điều kiện khô
tương đối, thì hàm lượng ẩm trong SK chiếm khoảng từ vài đến hơn 10% về khối
lượng.
Các polyme trong SK chủ yếu là xenlulozo, hemixenlulozo, lignin. Xenlulozo,
lignin và hemixenlulozo thường liên kết với nhau hình thành nên polymer
lignoxenlulozo.
Xenlulozo:
• Xenlulozo là một dạng polysaccarit có trong hầu hết các loại thực vật. Tuỳ thuộc
vào môi trường sống, tuổi của cây, mỗi loài thực vật có hàm lượng xenlulozo khác
nhau, thường chiếm xấp xỉ 40- 50% khối lượng biomass.
• Xenlulozo có cấu trúc mạch thẳng, không phân nhánh được tạo thành từ các mắt
xích cơ bản vòng sáu cạnh β-D-glucopyzanozo.

SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 9
Đồ án tốt nghiệp
• Các dị vòng được nối với nhau bằng liên kết β-1,4 glucozit. Công thức phân tử
của xenlulozo là: (C
6
H
10
O
5
)
n
hay [C
6
H
7
O
2
(OH)
3
]
n
trong đó n có thể nằm trong
khoảng từ 5000- 14000.
• Lượng phân tử của xenlulozo nằm trong khoảng 300.000-500.000 .
• Xenlulozo có cấu trúc tinh thể nên bền nhiệt.
• Phản ứng nhiệt phân xenlulozo xảy ra ở khoảng 240-350
0
C .
Hình
1.1.

Công thức hóa học của xenlulozo
Hemixenlulozo:
• Hemixenlulozo chiếm khoảng 10-30% thành phần trong SK, nó là một polyme
của 5 loại đường khác nhau: đường 5 cacbon (xylozo và arabinozo), đường 6
cacbon (galactonzo, glucozo, mannozo).
• Hầu hết các đơn vị cấu trúc của hemixenlulozo là xylan (polyme của xylo).
• Hemixenlulozo có khối lượng phân tử nhỏ hơn xenlulozo.
• Đối lập với xelulozo có cấu trúc tinh thể và bền thuỷ nhiệt, hemixenlulozo ở
dạng vô định hình kém bền. Nó dễ dàng bị thuỷ phân trong dung dich axit hoặc
bazơ.
• Sự phân hủy hemixenlulozo xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn so với xenlulozo.
Hemixenlulozo bị nhiệt phân ở 200-260
0
C.
• So với xenlulozo, khi nhiệt phân hemixenlulozo tạo nhiều khí, ít nhựa đường, ít
than hơn. Trong suốt quá trình nhiệt phân SK, hemixenlulozo bị deaxetyl tạo ra một
lượng lớn axit axetic.
Lignin:
• Lignin là polyme hữu cơ chủ yếu trên trái đất chỉ sau xenlulozo, chiếm khoảng
16-25% khối lượng SK.
• Lignin là nhựa liên kết ngang vô định hình nên không có cấu trúc xác định.
• Thông thường, lignin sẽ bị nhiệt phân trong khoảng nhiệt độ từ 280-550
0
C.
• Nhiệt phân lignin thường tạo ra phenol và thu được nhiều than hơn so với nhiệt
phân xenlulozo.
SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 10
Đồ án tốt nghiệp
p – Coumaryl Coniferyl Sinapyl
Hình 1.2. Các monome của Lignin.

Các hợp chất trích ly là các hợp chất hữu cơ không có cấu trúc mạch như chất béo,
sáp, ankaloit, protein, phenolic, đường đơn giản, pectin, chất nhầy, chất gôm, nhựa
thông, tepen, glicozit, tinh bột, saponin, dầu. Nó có thể được tách ra nhờ một số
dung môi phân cực (như nước, metylen clorua hoặc rượu), hoặc các dung môi
không phân cực (như toluene hoặc hexan).
Ngoài các thành phần chính, nguyên liệu sinh khối vẫn còn phần nhỏ các khác như
khoáng ( là thành phần tạo nên tro của nó). Các hợp chất vô cơ chủ yếu là các hợp
chất của Si, Na, K, Mg … chúng tồn tại trong than nhiệt phân.
I.2.2. Thành phần nguyên tố hóa học
Trong SK, C và O là hai nguyên tố chiếm đa phần khoảng trên 35% cho mỗi
nguyên tố. Hàm lượng của chúng phụ thuộc vào bản chất SK được sử dụng. Ngoài
ra, hàm lượng O còn phụ thuộc vào hàm lượng ẩm trong SK. Tiếp theo là H chỉ
chiếm 5- 7%, các nguyên tố N, S, Cl chiếm nhỏ hơn 1%. Các nguyên tố vi lượng
chiếm hàm nhỏ.
Thành phần C chiếm chủ yếu trong SK, số liệu này chứng tỏ SK được hình
thành chủ yếu từ các hợp chất hữu cơ. Hàm lượng N không đáng kể nên trong thành
phần khí sinh ra sẽ ít hợp chất N
x
O
y
, là các khí độc hại gây ô nhiễm môi trường.
Đặc biệt, trong SK đều không tìm thấy lưu huỳnh. Đó là một ưu điểm của SK khi
được sử dụng làm nguyên liệu. Do đó, thành phần khí sau phản ứng không chứa các
khí SO
x
gây ô nhiễm môi trường.
SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 11
Đồ án tốt nghiệp
I.3. Tiềm năng sinh khối của Việt Nam [10]
Với lợi thế một quốc gia nông nghiệp, Việt Nam có nguồn sinh khối lớn và đa

dạng từ lúa, ngô, mía, sắn, lạc, bã cà phê, võ hạt điều
Hình 1.3: Tiềm năng sinh khối các tỉnh miền Bắc
SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 12
Đồ án tốt nghiệp
Hình 1.4: Tiềm năng sinh khối các tỉnh miền Trung và miền Nam
Qua đồ thị hình 1.4 và 1.5 ta thấy Việt Nam có tiềm năng sinh khối rất dồi dào. Các
tỉnh dồi dào về phụ phẩm lạc như: Bắc Giang, Thanh Hóa, Tây Ninh, Nghệ An. Các
tỉnh dồi dào về phụ phẩm sắn như: Sơn La, Thanh Hóa, Tây Ninh, Gia Lai. Các tỉnh
dồi dào về phụ phẩm mía như: Thanh Hóa, Tây Ninh, Nghệ An, Sóc Trăng. Các
tỉnh dồi dào về phụ phẩm ngô như: Hà Tây, Thanh Hóa, Đắc Lắc. Các tỉnh dồi dào
về phụ phẩm lúa như: Thái Bình, Bắc Giang, Thanh Hóa, An Giang, Đồng Tháp,
Long An.
I.4. Hiện trạng sử dụng sinh khối của Việt Nam [8]
Hiện nay, trên quy mô toàn cầu NLSK là nguồn cung cấp năng lượng thứ tư,
chiếm tới 14-15 % tổng năng lượng tiêu thụ. Ở các nước phát triển, NLSK là nguồn
năng lượng lớn nhất, đóng góp khoảng 35% tổng số năng lượng.
Bảng 1.2: Sử dụng sinh khối theo năng lượng sử dụng cuối cùng
Năng lượng cuối cùng Tổng tiêu thụ Tỷ lệ (%)
Nhiệt
Bếp đun 10667 76,2
Lò nung 903 6,5
Lò đốt 2053 14,7
Điện Đồng phát 377 2,7
SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 13
Đồ án tốt nghiệp
Tổng 14000 100,0
Bảng 1.2 cho thấy trên ba phần tư sinh khối hiện được sử dụng phục vụ đun nấu
gia đình với các bếp đun cổ truyền hiệu suất thấp. Bếp cải tiến tuy đã được nghiên
cứu thành công nhưng chưa được ứng dụng rộng rãi mà chỉ có một vài dự án nhỏ ở
một số địa phương. Một phần tư còn lại được sử dụng trong sản xuất:

• Sản xuất vật liệu xây dựng, gốm sứ hầu hết dùng các lò tự thiết kế theo kinh
nghiệm, đốt bằng củi hoặc trấu, chủ yếu ở phía Nam.
• Sản xuất đường, tận dụng bã mía để đồng phát nhiệt và điện ở tất cả 43 nhà máy
đường trong cả nước với trang thiết bị nhập từ nước ngoài.
• Sấy lúa và các nông sản: Các nhà máy sấy do nhiều cơ sở trong nước sản xuất và
có thể dùng trấu làm nhiên liệu.
• Công nghệ cacbon hóa sinh khối sản xuất than củi được ứng dụng ở một số địa
phương phía Nam nhưng theo công nghệ truyền thống, hiệu suất thấp.
• Một số công nghệ khác như đóng bánh sinh khối, khí hóa trấu hiện ở giai đoạn
nghiên cứu, thử nghiệm.
Việt Nam là nước nông nghiệp, nguồn nguyên liệu sinh khối từ phế phẩm
trong sản xuất nông nghiệp rất dồi dào. Tuy nhiên, hiện nay phế phẩm nông nghiệp
không còn được sử dụng nhiều trong chăn nuôi do xu hướng sử dụng thức ăn chăn
nuôi công nghiệp đang diễn ra mạnh mẽ. Hơn nữa, việc sử dụng phụ phẩm theo
cách thức truyền thống cho việc đun nấu không còn nữa. Do vậy, người dân sau khi
thu hoạch sản phẩm chính, phần còn lại ( phụ phẩm ) được thải bỏ tại đồng ruộng,
chất đống rồi đốt. Việc đốt phụ phẩm này không những gây ô nhiễm môi trường do
phát thải vào không khí nhiều khí độc hại mà còn lãng phí tài nguyên.
SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 14
Đồ án tốt nghiệp
II. Tổng quan về công nghệ khí hóa
II.1. Lý thuyết về quá trình
Khí hóa sinh khối là quá trình dùng oxy (hoặc không khí, hoặc không khí giàu oxy,
hoặc oxy đơn thuần, hơi nước hoặc hydro, nói chung gọi là chất khí hóa) phản ứng
với sinh khối ở nhiệt độ cao chuyển nhiên liệu từ dạng rắn sang dạng nhiên liệu khí.
Nhiên liệu này được gọi chung là khí sinh khối với thành phần cháy được chủ yếu
là CO, H
2
, CH
4

… dùng làm nhiên liệu khí dân dụng, trong công nghiệp hoặc sử
dụng làm nguyên liệu cho tổng hợp NH
3
, tổng hợp CH
3
OH [1]
Phương trình phản ứng tổng quát cho quá trình khí hóa sinh khối như sau: [9]
C
x
H
y
O
z
N
t
(sinh khối) + O
2
(21% trong không khí) + N
2
(79% trong không khí)
+ H
2
O (hơi nước có thể có) → CH
4
+ CO + CO
2
+ O
2
+ N
2

+ H
2
+ H
2
O (Hơi
nước không phản ứng) + C (char) + tar
Dưới đây là các phản ứng hoá học chủ yếu xảy ra trong quá trình khí hoá.
Trong vùng nhiệt phân:
C
x
H
y
O
z
N
t
(sinh khối) → char + tar + khí (CO
2
, CO, H
2
O, H
2
, CH
4
, C
n
H
m
) (1)
Phản ứng hoá học dị thể xảy ra trong vùng cháy (oxi hóa) giữa ôxy trong

không khí cấp với cácbon ở nhiệt độ cao:
C + O
2
↔ CO
2
+ 393,80 MJ/kg mol (ở 25
o
C, 1 at) (2)
2C + O
2
↔ 2CO + 246 MJ/kg mol (ở 25
o
C, 1 at) (3)
Không khí đưa vào có chứa ôxy, hơi nước và các khí trơ như nitơ và agon.
Các khí trơ nói chung có thể coi như không phản ứng với các thành phần của nhiên
liệu.
Trong vùng khử, CO
2
tạo ra trong vùng cháy bị khử bởi khí CO theo phản ứng
hoàn nguyên ở nhiệt độ trên 900
0
C:
C + CO
2
↔ 2CO - 172,60 MJ/kg mol (ở 25
o
C, 1 at) (4)
Trong vùng khử còn xảy ra một phản ứng tạo H
2
như sau:

C + H
2
O ↔ H
2
+ CO - 131,40 MJ/kg mol (ở 25
o
C, 1 at) (5)
CO + H
2
O ↔ CO
2
+ H
2
+ 41,20 MJ/kg mol (ở 25
o
C, 1 at) (6)
Và khi nhiệt độ khoảng 500-600
0
C trong vùng khử còn xảy ra phản ứng tạo H
2
như sau:
C + 2H
2
O ↔ 2H
2
+ CO
2
– 88,00 MJ/kg mol (ở 25
o
C, 1 at) (7)

SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 15
Đồ án tốt nghiệp
Khí mêtan cũng được tạo ra trong thiết bị hoá khí giữa char và H
2
theo phản ứng:
C + 2H
2
↔ CH
4
+ 75,00 MJ/kg mol (ở 25
o
C, 1 at) (8)
Các phản ứng đồng thể 6 và dị thể (2÷5) xảy ra kèm theo sự thay đổi mạnh năng
lượng của hệ thống. Các số liệu về hằng số cân bằng và entanpi của hệ thống các
phản ứng quan trọng thường được dẫn ra trong các sổ tay hóa lý.
II.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình khí hóa sinh khối
Ảnh hưởng của nhiệt độ:
Nhiệt độ của quá trình khí hóa được lựa chọn trên cơ sở của trạng thái tro (trạng
thái dưới điểm mềm của tro và trên điểm nóng chảy của xỉ). Đối với sinh khối
điểm nóng chảy của tro rất cao, đó là sự thuận lợi để thêm chất khí hóa vào sinh
khối để giảm nhiệt độ nóng chảy của tro xuống. Khí hóa ở nhiệt độ cao sẽ làm
tăng lượng oxy tiêu thụ của quá trình và sẽ giảm toàn diện hiệu suất của quá trình
hóa khí. Vì vậy trong quá trình hóa khí ta luôn đảm bảo nhiệt độ trong lò không
được vượt quá giá trị cho phép.
Ảnh hưởng độ ẩm của nguyên liệu:
Độ ẩm nhiên liệu càng cao thì hiệu quả quá trình khí hóa sinh khối càng thấp vì vậy
sấy sinh khối thu thập từ các nguồn sơ cấp là cần thiết để có được một phạm vi độ
ẩm mong muốn cho các quá trình khí hóa. Sấy là một quá trình tốn kém năng lượng
mà có thể làm giảm hiệu quả sử dụng năng lượng tổng thể của quá trình. Tuy nhiên,
trong trường hợp khí hóa, nhiệt thải có thể được sử dụng để làm giảm độ ẩm của

sinh khối do đó sẽ làm tăng hiệu quả tổng thể của quá trình này. Tuy nhiên, đối với
sinh khối nguyên khai có độ ẩm thấp (dưới 10%) giai đoạn sấy có thể không cần
thiết. [12]
Ảnh hưởng của tar:
Tar có thể đạt tới 20
-
30% nếu ta khí hóa củi gỗ, bạch đàn, than non, than
bùn… Với các nhiên liệu rắn khác tar có hàm lượng thấp hơn. Tar có thể tồn tại ở
dạng lỏng hoặc hơi và ảnh hưởng tới chất lượng khí với mức độ khác nhau. Nhiệt
sinh của tar khá cao (tới 31.400kJ/kg), vì vậy nếu nó nằm ở dạng hơi thì chất
lượng khí tăng lên nhiều.
Tuy nhiên, vì điều kiện nào đó (độ ẩm nguyên liệu hoặc chiều cao lớp
nguyên liệu sắp xếp không hợp lý) thì tar tách ra ở dạng lỏng. Trong trường hợp
SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 16
Đồ án tốt nghiệp
này chất lượng của khí giảm xuống và quá trình khí hóa gặp khó khăn do tar tách
ra ở trong lò làm dính kết các lớp nguyên liệu, cản trở sự lưu thông khí và sự dịch
chuyển nguyên liệu. Nếu tar tách ra trên đường dẫn khí hoặc ở vị trí các van trên
đường dẫn sẽ gây tắc tại các vị trí trên đường dẫn.
Ảnh hưởng của tro:
Nếu nhiêt độ chảy của tro xỉ thấp, nó sẽ kết thành tảng xỉ lớn cản trở quá
trình khí hóa và lò bị bịt kín một phần hay hầu hết. Khi hiện tượng kết tảng xỉ
xảy ra, gió sẽ tập trung vào những
vùng chưa bị dính kết xỉ, nghĩa là sự phân bố
gió hay tác nhân khí hóa sẽ tập trung vào
vùng này, kết quả làm cho tác nhân khí
hóa vượt quá mức bình thường, vì vậy hàm lượng CO
2
và N
2

của khí sẽ tăng lên.
Mặt khác nếu quá trình tiếp diễn lâu tại các vị trí đó, nhiệt độ tại đây sẽ tăng
nhanh bởi nhiệt tỏa ra do các phản ứng tỏa nhiệt làm cho tro xỉ tiếp tục bị dính kết
lại dẫn tới sự tắt lò làm ngừng quá trình khí hóa và làm chất lượng khí giảm xuống
nghiêm trọng.
Nếu nhiệt độ chảy mềm của tro quá cao dẫn tới tốn nhiệt cấp cho quá trình
đốt nóng tro gây giảm hiệu suất làm việc của thiết bị.
Ảnh hưởng của kích thước hạt sinh khối:
Kích thước nguyên liệu biomass có vai trò đáng kể trong quá trình khí hóa.
Nếu kích thước các hạt nhỏ thì tổng diện tích tiếp xúc của các hạt với tác nhân khí
hóa tăng lên do đó độ hoạt tính tăng lên, tốc độ phản ứng trong quá trình khí hóa
tăng. Tuy nhiên nếu kích thước hạt quá nhỏ thì sức cản thủy lực tăng, dễ gây tắc lò
làm cản trở quá trình khí hóa. Nếu kích thước hạt quá to thì quá trình khí hoá có thể
xảy ra không hoàn toàn. Vì vậy, việc tạo ra kích thước hợp lý để cho quá trình khí
hóa tiến hành thuận lợi cũng có ý nghĩa quyết định.
Ảnh hưởng của hệ số tỷ lệ không khí và tốc độ khí trên mặt cắt ngang của lò:
Với sự gia tăng của hệ số không khí thừa sẽ làm quá trình cháy tốt hơn, nhiệt
độ vùng cháy cao hơn dẫn đến hiệu quả quá trình khí hóa sinh khối tốt hơn, tuy
nhiên đến một giá trị nào đó sự gia tăng của hệ số không khí thừa sẽ làm cho quá
trình cháy hoàn toàn xảy ra và giảm thời gian lưu của không khí trong lò, kết quả là
hiệu quả quá trình khí hóa lại giảm đi. Wang nhận thấy rằng với mức tăng hệ số
không khí thừa từ 0,16 đến 0,26, nhiệt độ vùng cháy tăng dẫn đến tăng hiệu quả khí
SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 17
Đồ án tốt nghiệp
hóa từ 57% đến 74%, tăng hàm lượng H
2
từ 8,5% đến 13,9%, và sự gia tăng khí CO
từ 12,3% đến 14%.
Tốc độ tác nhân khí hóa trên mặt cắt ngang (SV) cũng ảnh hưởng đến hiệu quả
quá trình khí hóa sinh khối, Yamazaki cho rằng đối với lò khí hóa thuận chiều ở

cùng điều kiện như nhau nếu SV bằng 0,7m/s thì lượng tar sẽ nhiều hơn so với SV
bằng 0,4m/s [11]. Tốc độ không khí trên mặt cắt ngang tối ưu được xác định trong
khoảng từ 0,4 đến 0,6 m/s [12]
II.3. Công nghệ khí hóa tầng cố định
II.3.1. Phân loại khí hóa tầng cố định [9]
Lò khí hóa sinh khối theo công nghệ khí hóa tấng cố định được chia làm ba loại
theo chiều di chuyển của sản phẩm khí đầu ra:
- Lò khí hóa ngược chiều (updraft): chiều di chuyển của sản phẩm khí đầu ra ngược
với chiều di chuyển của nhiên liệu.
- Lò khí hóa thuận chiều (downdraft): chiều di chuyển của sản phẩm khí đầu ra
cùng với chiều di chuyển của nhiên liệu.
- Lò khí hóa dòng chéo nhau (crossdraft): chiều di chuyển của sản phẩm khí đầu ra
cắt ngang vuông góc với chiều di chuyển của nhiên liệu.
SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 18
Hình 1.4: Khí hóa thuận chiều
(downdraft)
Hình 1.5: Khí hóa ngược
chiều (updraft)
Hình 1.6: Khí hóa dòng cắt
ngang (crossdraft)
Đồ án tốt nghiệp
a) Thiết bị khí hóa kiểu downdraft
Nguyên lí lò khí hóa sinh khối downdraft được trình bày trên hình 1.4, cả
nhiên liệu rắn và không khí cấp cho quá trình khí hóa đều chuyển động từ phía trên
xuống. Khí sản phẩm được tạo ra sẽ chuyển động xuống phía dưới và thoát ra ngoài
ở gần đáy của thiết bị. Trong trường hợp này, nhiên liệu rắn đầu vào và dòng nhiên
liệu khí đầu ra chuyển động cùng chiều trong thiết bị khí hóa.
b) Thiết bị khí hóa kiểu updraft
Nguyên lí lò khí hóa sinh khối updraft được trình bày trên hình 1.5. Nhiên liệu rắn
chuyển động từ phía trên đỉnh của thiết bị xuống phía dưới trong khi đó không khí

cho quá trình khí hóa được cấp vào từ phía dưới và chuyển động lên phía trên của
thiết bị. Khí sản phẩm được tạo ra sẽ chuyển động lên phía trên và thoát ra ngoài ở
gần đỉnh của thiết bị. Trong trường hợp này, nhiên liệu rắn đầu vào và dòng khí sản
phẩm chuyển động ngược chiều trong thiết bị khí hóa.
c) Thiết bị khí hóa kiểu Crossdraft
Nguyên lí lò khí hóa sinh khối crossdraft được trình bày trên hình 1.6. Không
khí cần cho quá trình khí hóa chuyển động theo phương vuông góc với chuyển động
của nhiên liêu rắn trong thiết bị khí hóa. Sản phẩm khí lấy ra gần vùng cấp không
khí ở phía đối diện.
d) Đặc điểm khí hoá sinh khối theo lớp chặt
Thông thường, khả năng khí hoá sinh khối theo lớp cố định phụ thuộc vào tính
chất của sinh khối như kích thước, hình dạng sinh khối, khối lượng riêng, độ ẩm,
hàm lượng chất bốc, hàm lượng tro, thành phần hóa học của tro và nhiệt trị của sinh
khối.
Khả năng lưu chuyển của sinh khối bên trong thiết bị khí hóa phụ thuộc vào
hình dạng và khối lượng riêng chất đống của sinh khối.
Tổn thất áp suất trong thiết bị khí hóa sẽ tăng khi giảm kích thước hạt nhiên
liệu và do vậy có thể hạn chế tốc độ lưu động của không khí bên trong thiết bị hóa
khí.
Nói chung, hiệu suất khí hoá sẽ giảm khi độ ẩm của sinh khối tăng, độ ẩm của
sinh khối vì thế không nên vượt quá 30%.
SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 19
Đồ án tốt nghiệp
Sinh khối có hàm lượng chất bốc thấp là nguồn nhiên liệu phù hợp cho các
thiết bị khí hóa, đặc biệt trong các ứng dụng có sử dụng động cơ đốt trong và máy
phát để sản xuất điện năng công suất nhỏ.
Sinh khối có độ tro cao có thể gây nên những hỏng hóc nghiêm trọng khi vận
hành thiết bị khí hoá kiểu cố định. Việc thải tro xỉ do vậy phải được tiến hành liên
tục hoặc định kỳ.
e) Ưu nhược điểm của các loại lò khí hóa sinh khối lớp chặt [15]

Mỗi loại lò khí hóa sinh khối kiểu lớp chặt đều có những ưu điểm và nhược điểm
riêng, vì vậy khi sử dụng cần lựa chọn để phát huy những ưu điểm và hạn chế tối đa
nhược điểm của nó.
Bảng 1.3: Một số ưu, nhược điểm của các loại lò KHSK lớp chặt
Loại thiết bị khí hóa Ưu điểm Nhược điểm
Updraft - Đơn giản, hiệu suất cao
- Độ giảm áp nhỏ, ít tạo
xỉ.
- Thích hợp nhiều loại
vật liệu.
- Tạo nhựa cao, nhạy với
độ ẩm của nguyên liệu
- Tốn thời gian khởi động
- Khả năng phản ứng của
khí giảm.
Downdraft - Sản phẩm khí sạch
- Dễ điều chỉnh khí sản
phẩm.
- Hiệu suất gas thấp hơn
so với updraft
- Hạn chế với nguyên liệu
nhỏ
- Chiều cao thiết bị lớn.
Crossdraft - Nạp liệu nhanh
- Chiều cao thiết bị nhỏ
- Dễ điều chỉnh khí sản
phẩm.
- Không phù hợp với
nhiên liệu nhiều tro
- Dễ tạo xỉ

- Độ giảm áp cao.
II.3.2. Ưu nhược điểm và những tồn tại của công nghệ khí hóa sinh khối
a/ Ưu điểm
Ưu điểm của khí hóa sinh khối so với đốt trực tiếp: Nó có thể sử dụng nguyên
liệu có giá trị thấp và chuyển đổi chúng không chỉ thành điện, mà còn làm nhiên
liệu cho các phương tiện vận tải. Trong những năm sắp tới, nó sẽ phục vụ như là
một công nghệ chính để bổ sung nhu cầu năng lượng của thế giới. Sử dụng công
SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 20
Đồ án tốt nghiệp
nghệ tiên tiến như tuabin khí và pin nhiên liệu với khí tổng hợp được tạo ra từ kết
quả của quá trình khí hóa hiệu suất cao. Để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu rắn,
không khí dư thừa là cần thiết, và nhiệt độ đốt cháy cao tạo ra SOx, NOx và phát
thải khác. Trong hệ thống khí hóa đồng phát nhiệt – điện, các chất gây ô nhiễm
trong khói như SOx, NOx được loại bỏ hiệu quả, kết quả lượng khí thải ô nhiễm
thấp hơn nhiều. Hơn nữa, nhiên liệu lỏng, khí tạo ra dễ ràng cho quá trình xử lý, vận
chuyển, và sử dụng làm nhiên liệu cho vận tải. [15]
So với các công nghệ sử dụng nhiên liệu sinh khối khác thì khí hóa sinh khối
còn có những ưu điểm sau:
- Khí hoá sinh khối có tính linh hoạt cao về sử dụng nguyên liệu sinh khối làm
nhiên liệu.
- Khí hoá có hiệu quả chuyển đổi nhiệt-hóa trong phạm vi 70% đến 90% là cao nhất
trong số các công nghệ sử dụng sinh khối.
- Có thể thực hiện ở quy mô lớn.
- Yêu cầu diện tích lắp đặt nhỏ hơn trên một đơn vị năng lượng.
- Việc điều khiển và thay đổi công suất đáp ứng phụ tải tức thời dễ dàng hơn so với
công nghệ khác.
- Sản phẩm khí đầu ra phù hợp làm nhiên liệu cho hầu hết các loại động cơ đốt
trong và thay đổi phù hợp với mục đích sử dụng khác. [14]
b/ Nhược điểm
- Vấn đề loại bỏ tar chưa triệt để, chưa đáp ứng được bài toán kinh tế - kĩ thuật đề ra.

- Quá trình vận hành phức tạp đòi hỏi phải có kĩ năng và kinh nghiệm nên độ tin
cậy của công nghệ phụ thuộc nhiều vào quá trình vận hành và người vận hành.
- Công nghệ đang trong quá trình nghiên cứu, phát triển và thương mại hóa giai
đoạn đầu cần nghiên cứu sâu hơn.
II.4. Hiện trạng sử dụng công nghệ khí hóa sinh khối ở Việt Nam [9]
• Trong dân dụng
Trên ba phần tư sinh khối hiện được sử dụng phục vụ đun nấu gia đình với các
bếp đun cổ truyền hiệu suất thấp. Bếp khí hóa cải tiến tuy đã được nghiên cứu thành
công nhưng chưa được ứng dụng rộng rãi mà chỉ có một vài dự án nhỏ lẻ ở một số
địa phương.
SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 21
Đồ án tốt nghiệp
Bảng 1.4: Các lĩnh vực sử dụng sinh khối hiện nay
Năng lượng cuối cùng Tổng tiêu thụ (ktoe) Tỷ lệ (%)
Nhiệt
Bếp đun 10667 76, 2
Lò nung 903 6, 5
Lò đốt 2053 14, 7
Điện Đồng phát 377 2, 7
Tổng 14000 100, 0
• Trong công nghiệp
Một phần tư sinh khối còn lại được sử dụng trong sản xuất công nghiệp:
Sản xuất vật liệu xây dựng, gốm sứ hầu hết dùng các lò tự thiết kế theo kinh
nghiệm, đốt bằng củi hoặc trấu, chủ yếu ở phía Nam.
Sản xuất đường, tận dụng bã mía để đồng phát nhiệt và điện ở tất cả 43 nhà
máy đường trong cả nước với trang thiết bị nhập từ nước ngoài.
Sấy lúa và các nông sản: Hiện ở Đồng bằng Cửu long có hàng vạn máy sấy
đang hoạt động. Những máy sấy này do nhiều cơ sở trong nước sản xuất và có thể
dùng trấu làm nhiên liệu. Riêng dự án Sau thu hoạch do Đan Mạch tài trợ triển khai
từ 2001 đã có mục tiêu lắp đặt 7000 máy sấy.

Một số dự án phát điện sử dụng trấu đã được đề xuất, phê duyệt Nhà máy đốt
trấu đồng phát Cần Thơ công suất 9MW, Nhà máy điện đốt trấu Lai Cấy, Tiền
Giang công suất 10 MW…
Sử dụng sinh khổi ở Việt Nam chủ yếu vẫn chiếm phần lớn trong lĩnh vực gia
đình, chủ yếu cho nhu cầu cung cấp nhiệt. Một số ứng dụng khác trong công nghiệp
phát điện như đốt bã mía chỉ mới ứng dụng đốt kèm, thiết bị nhập khẩu từ Trung
Quốc nên hiệu quả sử dụng vẫn chưa cao. Việt Nam có tiềm năng phát triển năng
lượng sinh khối lớn nhưng thực trạng sử dụng hiện nay vẫn chưa đem lại hiệu quả
cao.
PHẦN 2: HỆ THỐNG KHÍ HÓA SINH KHỐI CÔNG SUẤT 8 kg/h
I. Hệ thống khí hóa
I.1. Sơ đồ hệ thống
SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 22
Đồ án tốt nghiệp
Hệ thống khí hóa sinh khối bao gồm:
Quạt cấp không khí
Thiết bị đolưu lượng không khí rotamet
Lò khí hóa là thiết bị phản ứng chính
Quạt hút không khí
Thiết bị xyclon để tách bụi
Thiết bị rửa khí và hệ thống bơm nước làm mát
Hệ thống tách tar
Thiết bị chống cháy ngược
Bộ phận hấp phụ hơi nước bằng silicagen
Bếp đốt
Hệ thống phát điện.
Sơ đồ hệ thống khí hóa hình 2.1
SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 23
Đồ án tốt nghiệp
SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 24

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lí tổng thể hệ thống khí hóa sinh khối
Gió G1
Gió G2
Gió G3
Đồ án tốt nghiệp
+ Lò khí hóa: Bao gồm phiểu nạp liệu, thân thiết bị, khoang chứa xỉ.
Hình 2.2: Bản vẽ cấu tạo tổng thể lò khí hóa
+ Bộ tách bụi:
Do trong quá trình khí hóa sinh khối, một phần các hạt tro bụi bị cuốn theo
dòng sản phẩm khí đi ra, để sử dụng
cho mục đích năng lượng có chất
lượng cao như động cơ đốt trong thì
phải loại bỏ lượng tro bụi này (hình
2.3).
Hì
nh 2.3:
Thiết bị
tách tro bụi
kiểu cyclone
SVTH : Lê Tuấn Linh Hóa Dầu K53-QN Trang: 25