Nghiên cứu phát triển hệ thống khí hóa sinh khối để cung cấp năng lượng quy mô nhỏ ở Việt Nam (Tóm tắt)

1



1. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Hin nay, nhu cu s dng chn
 phc v nhu cu phát trin
kinh t         
ngu     u ht trm trng (khong
t Nam s tr c nhp kh
ng t 2015 [7]. H thng phân ph   m bo,
theo báo cáo ca B 09, hin nay t l
ph  i m t khong trên 97% dân s [119]. Các
ngung ngày càng cn ki, cùng v
v bo v ng. Sinh khc xem là ngu
ng có nhim: là nhiên liu giá rng l
hunh th, vic s dng sinh kh
ng phát thi CO
2
trong khí quyn [94]. Tuy nhiên, theo
kho sát các ngun sinh khc s dp lí,
vic s dng sinh kh cung cng ch yu vn là
t cháy trc ti cung cp nhit nên hiu sut thp và gây ô
nhing, theo báo cáo hin 59% sinh kh c s
dng là cho m   p nhi  u h  
(Sectral Energy: 2006). Công ngh khí hóa sinh kh 
i pháp hu hiu nht trong vic s dng
ngung sinh khi cho các nhu cu cung c
ng ch ng cao thay th c du m t. Tuy
nhiên, hc ín có trong sn ph     t trong

nhng tn ti chính trong vic ng dng khí hóa sinh khi cho
các m    t trong, pin nhiên liu và
cung cp nhit thay th du và khí.
Vì vy, vic nghiên cu phát trin công ngh công ngh khí
hóa sinh khng hc ín th sn xu
là rt cn thit, góp phm bng[18] phc
v nhu cng thit yu cho nhng khu v
i, hoc không th s di, va tn dc
ngun sinh khng, di dào và gim ô nhing.
2



1.2. Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cu và phát trin công ngh khí hóa sinh khi có hàm
ng hc ín thp, vn hành nh, s dng sinh khi
 sn xu
- Tn dc các ngun sinh khi ti Vi sn xut
 m b ng và gim ô
nhim ng.
1.3. Phạm vi và phương pháp nghiên cứu
1.3.1. Phạm vi nghiên cứu
- Tp trung nghiên cu các công ngh khí hóa sinh khi có hàm
ng hc ín th sn xut nh kt hp
t trong, s dng linh hot các loi sinh khi.
- Nghiên cu ng dng vi các loi sinh khi sn có ti Vit Nam.
1.3.2. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cu lí thuyt
- Nghiên cu thc nghim
1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Nghiên cu giúp thit k, ch to thit b khí hóa sinh khi có
ng hc ín thc tính vn hành nh, phù hp cho
sn xum chi phí nhp khu công ngh.
- Kt qu nghiên cu còn giúp ch ng tn dng
các ngun sinh khi sn có và r tin  Vit Nam.
- Kt qu nghiên cu còn giúp nâng cao hiu qu vn hành h
thng và s dng sinh khi cho các mng cht
n xupin nhiên liu, quá trình công
ngh nhit (lò nung thy tinh, gm s mt s nhiên
liu LPGt tin và ô nhing.
- Kt qu nghiên cu c u gii quyt mt s vn
 thc tin  Vit k, ch to và chuyn
giao mt h thng khí hóa sinh khi công sut 150 kW cho Vin
hóa hc công nghip Vit Nan thit k cho
công ty c phn thu Bc Ninh) mt h
thng khí hóa sinh kh tn dng ngun ph phm (cht thi)
t quá trình ch bin thuc lá (2012). (minh ch
3



1.5. Điểm mới của luận án
- Kt qu nghiên cu và thc nghic ti
ngun và kh a mt s loi sinh khi  Vit Nam.
- Ci tit kng thi ch tc mt
h thng khí hóa sinh khng hc ín thc tính
ng và c tính vn hành phù ht trong.
- Kt qu nghiên cu thc nghic ng
ca các yu t (ch  vu) trong quá
trình khí hóa vi các loi nhiên liu sinh khi  Vit Nam. Kt

qu thc nghi ra ch  vn hành h sn xut
n ca 2 loi nhiên liu là than hoa và g mu.
- Kt qu nghiên cu thc nghim khí hóa sinh khi sn xun
cho thy, kh  dng trc ting sinh khi
(dng r tin, sn có) cho sn xut
ti thi, có th thay th 30 - 75% vic s
dng nhiên lit tin và ô nhing.
1.6. Trình tự luận án
Lun án gm 186 trang: li cam n (1 trang), li cm 
(1 trang), mc lc (3 trang), ký hiu vit tt (5 trang), danh mc
bng (1 trang), danh m th (3 trang), phn m u
(4 trang). Ni dung chính gm 4 13 trang, 
Tng quan v khí hóa sinh khi trong sn xung quy
mô nh (22 trang),  lý thuyt v quá trình khí
hóa sinh khi (16 trang), c 3: Ci tin công ngh và
nghiên thc nghim quá trình khí hóa vi ngun sinh khi 
Vit Nam (47 trang), c4: Nghiên cu thc nghim khí
hóa sinh khi  sn xun (28 trang); kt lu
xut (2 trang), tài liu tham kho (7 trang), ph lc (46 trang).
2. TỔNG QUAN VỀ KHÍ HÓA SINH KHỐI TRONG SẢN
XUẤT NĂNG LƯỢNG QUY MÔ NHỎ
2.1. Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ khí hóa sinh
khối trong sản xuất năng lượng
2.1.1. Một số công trình công bố trong và ngoài nước có liên
quan trực tiếp đến đề tài
4



2.1.1.1 Các công trình công bố trên thế giới

 sn xut khí sn phm s dng cho m  
ng ch     n nay, hc ín là mt trong
nhng tn ti ln nh i hóa công ngh này. 
có nhiu tác gi quan tâm nghiên cu, vi sn xung
quy mô nh, vic x lí hc ín ch yu tp trung vào 
pháp phân hy nhitt s công trình công b 
- Jindrich Sulc và công s 53u phát
trin lò khí hóa sinh khi thành 2 bung riêng bit da trên ý
ng ci hc k thu
nghiên cu thc nghim vi nhiên liu là g, kt qu cho thy
ng hc ín ch còn khong 135 mg/kg g. Tuy nhiên t
s ER là 0,71 và nhit tr ca khí sn phm ch còn khong
3,15 MJ/m
3
.
- Luisa Burhenne và cng s 68ng
mt h thng khí hóa g nhiu ca cp gió, không có thót quy
mô phòng thí nghim vi công sut 50 u nh
ng ca nhi vùng phân hy hc ín, thí nghim cho thy
ng hc ín b ng bi nhi vùng phân hy và
chiu cao ca vùng này, kt qu cho thng hc ín có
th i 50 mg/m
3
và nhit tr ng t 4,5 - 5,5 MJ/m
3
.
- Bui Tuyen và cng s [102] mt trong nhu tiên
phát trin công ngh khí hóa sinh khi nhiu cp gió da trên ý
ng ci tin, thit b khí hóa ch còn
mt bung duy nhb kt cu bung khí

hóa 2 ca cp gió, kt qu cho thng hc ín gim 40 ln so
vi khí hóa 1 ca cp gió và ch còn khong 50 mg/m
3
.
- P. Raman và cng s 90, 91 các
kt qu v phát trin công ngh khí hóa sinh khi vi 2 ca cp
ng thi tn dng nhit th gia nhit
không khí c ci thin hiu sut lò và kt qu là hàm
ng hc ín i 100 mg/m
3
, hiu sut ti 89%.
- Bhattacharya và công s [24, 25 nhng kt
qu nghiên cu phát trin h thng khí hóa sinh khi vi 3 ca
5



cng thi kt ni trc tip vi
 máy phát, kt qu ng hc ín gim ch còn
19 - 34 mg/m
3
và khí sn phm thay th diesel t l cao nht
n 81%.
2.1.1.2. Các công trình công bố trong nước
Hin nay, các công trình công b c ch yu dng
li  nghiên cu lí thuy
tài liu [9, 77, 104, 12]. Các nghiên cu thc nghim và phát
trin công ngh này mt cách   h   c
dng li  dng các bi h 
2.2. Các phương pháp xử lí hắc ín

Các  x lí hc ín c chia thành hai nhóm
chính: (i) x lí hc ín trong quá trình khí hóa bng cách kh
hoc gim s hình thành hc ín; và (ii) x lí hc ín sau quá
trình khí hóa, [34]  tách hc ín trong khí sn phm.
2.2.1. Xử lí hắc ín trong quá trình khí hóa
Xut phát t      lí
hc ín tp trung vào viu kin vn hành ca lò,
  i công ngh (thun chiu, c chiu, BFB,
u chnh thit k lò (cp gió cp 2, khí hóa nhiu
cp, khí hóa nhiu bui tác nhân khí hóa hay v)
s dng cht xúc tác phù hp.
2.2.2. Xử lí hắc ín sau quá trình khí hóa
Loi b hc ín sau quá trình khí hóa ch yu s dng
c, ra, thm chí dùng cht xúc tác hoc
t, hp th khí sn phm sau khí hóa. [34].
2.3. Công nghệ khí hóa sinh khối trong sản xuất điện năng
2.3.1 Đặc điểm công nghệ khí hóa sinh khối trong sản xuất
điện năng quy mô nhỏ
   

 [20

tuy nhiên công su
6




        28     
20], tuy nhiên, công

í 
] - 6 MJ/m
3
;
 100 mg/m
3
; N 30 mg/m
3
.
2.3.2 Những tồn tại trong phát triển công nghệ khí hóa sinh
khối để sản xuất điện năng quy mô nhỏ
           
   
        

[12, 15, 52],  


2.3.3 Một số thiết kế lò khí hóa để xử lí hắc ín đang được
nghiên cứu và phát triển
Các nghiên ci thit k lò khí hóa  gim hc ín
có th c chia thành 7 mu. i) mô hình thit k b sung ca
cp không khí cc thc hin bi các tác gi Bùi, Barrio,
Kremeiter, Hobb [102, 23, 74]; ii) thit k tun hoàn khí nhit
c thc hin bi tác gi Kaupp, Susanto, Gek[59, 100];
iii) mô hình thit k kt hp tun hoàn khí nhit phân và b
sung ca c   c thc hin bi Cao, Kittipong,
Antonopoulos [32, 40, 48]; iv) thit k i v trí ca thoát
khí sn phc thc hin bi Chyan, Nowacki [36, 80]; v)
thit k i v trí cc Saravanakumar thc

hin [95]; vi) thit k c chiu vi khí sn phm
t lp char, hoc xúc tác  cp 2 do Pino thc hin
[85] và vii) tách quá trình nhit phân và khí hóa trong các
bung riêng bi c thc hin bi Brandt, Koch, Wang và
Anderseen [29, 62, 110].
Vic b sung ca c   c thc hi  
nhi bên trong lò phn c bit là  vùng khí hóa và
7



 phân hy hc ín  nhi cao, kt qu ng
hc ín trong khí sn phm còn khong 90 mg/m
3
. Thit k tun
hoàn khí nhi t cháy khí nhing hc ín
trong khí sn phm còn khong 350 mg/m
3
. Vi thit k tách
bit quá trình nhit phân và khí hóa  các bung khác nhau,
ng hc ín t khong 1 - 15 mg/m
3
. [19, 32, 79, 103]
3. CẢI TIẾN CÔNG NGHỆ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG
KHÍ HÓA SINH KHỐI
3.1. Những tồn tại của hệ thống thử nghiệm
Nghiên cu thc nghim trên mô hình h thng th nghim
cho thy, các vùng cháy bit lp, nhi không cao, ng b
ng nên vn hành kém nh, khó s dng các
loi sinh khc bii vi nhiên ling

xuyên xy ra hing tt lò, truyn nhit t vùng cháy sang
các vùng lân ct, thn phm  vùng
nhi cao ngn, nhi không khí cp vào lò thp. Kt cu
ghi lt không phù hp, khi thi tro x, bng b cun theo
khí sn phm rt nhiu gây 8]
3.2. Những cải tiến và khắc phục
T nghiên cc tính nhiên liu và thc nghim tác gi 
có nhu chi) u chnh li khong cách các
ca cp gió cho phù hp vi thc t, duy trì c nh mt ca
c duy trì vùng cháy chính, ii) u chnh kt cu
 m tht va ph to vùng cháy chính, iii) tác
gi t k b gia nhit cho không khí cp vào lò và b
tn dng nhit  ng lò  thu nhinh
nhit cho thân lò. Nhi  không khí c   t 150 
200
0
C, iv) ci tiu thi tro dng ghi lt sang dng vít ti,
v) b m  a làm khoang cha x, va tách
bit khoang cha x vi khoang ly khí sn phm ra, giúp gim
tro bi bay theo khí sn phi th thit b thi x.
3.3. Tính toán thiết kế lò khí hóa sinh khối
3.3.1. Tính toán cân bằng khối lượng và nhiệt lượng
- La chn s liu
8



- Tính toán cân bng khng
- Tính toán cân bng nhing tng vùng trong lò khí hóa
sinh khi: nhing vùng sy, nhing vùng nhit phân,

nhing vùng khí hóa, nhing ca vùng cháy.
- Tính kim tra
3.3.2. Tính toán đường kính lò, đường kính ống cấp không
khí và thoát khí sản phẩm (Hình 3.4)
- ng kính thót; ng kính lò; ng kính
ng cp không khí vào lò; ng kính ng thoát khí sn phm.

Hình 3.4 Cấu tạo vùng thót lò
3.3.1.3. Tính toán chiều cao thiết bị và vị trí đặt miệng thổi gió
- Chiu cao vùng sy; Chiu cao các vùng nhit phân, khí hóa,
m; Phu nhiên liu; Chiu cao tng ca
lò; V t ming thi không khí.
Các bn v chi tit lò và thit b ph tr ca h thng khí hóa
sinh khc trình bày trong phn ph lc PL3.1 và PL3.2
3.3.2. Kết quả tính toán, thiết kế và phát triển lò khí hóa sinh
khối công suất nhiệt đến 2 MW

T lí thuyt tính toán  phn trên tác gi p bng tính và
xây dng các mu thit k lò công sut nhin 2 MW, kích
c chi tic trình bày trong bng 3.4.
4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH KHÍ
HÓA SINH KHỐI VỚI NGUỒN SINH KHỐI VIỆT NAM
9



4.2. Thiết lập hệ thống thiết bị đo lường và phân tích

Hình 3.7 Sơ đồ hệ thống đo lưu
lượng khí cấp vào lò

Hình 3.9 Hệ thống đo nhiệt
độ

Hình 3.10 Sơ đồ hệ thống xác
định hàm lượng hắc ín
- Hệ thống phân tích thành phần khí sản phẩm:  nh
thành phn khí sn phm ta s dng máy sc ký khí (hình 3.6)
- Hệ thống đo lưu lượng không khí (hình 3.7)
- Hệ thống đo lưu lượng khí sản phẩm [94, 37] (hình 3.10)
 ng sn phm khí t thit b khí hóa sinh khi ta
s dng vt cht:
G
g
.C
gt
+ G
N2
.C
N2
= (G
g
+ G
N2
).C
mix















 

 (3.5)

- Hệ thống xác định độ chứa hắc ín:  ng hc ín
ta thit k h th cho sn pht b tách hc
ín 3.10 cha hc ín bng hc ín chia cho
ng khí sn phm.
4.3. Quá trình thí nghiệm
Hình 3.6 Thiết bị phân
tích thành phần khí sản
phẩm (GC/MS)
10



4.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cấp gió đến quá
trình khí hóa sinh khối
- Nhiên liệu sử dụng: trong nghiên cu này là than hoa
(charcoal) có thành phng 1.11 và 1.12.
- Phương pháp tiến hành và thông số thí nghiệm

Thí nghim kho sát ng ca vic cp gió ti các ca
cp gió G
1
, G
2,
G
3
và tng gió




ng ca lò khí hóa công sut 50 kW.
Bảng 3.6 Thông số thí nghiệm và kết quả thí nghiệm
Mã
TN
Thông s thí nghim
Kt qu thí nghim
G
1
(l/p)
G
2
(l/p)
G
3
(l/p)



(l/p)
T = f(G
1
, G
2
, G
3
,



);
V
g
= f(G
1
, G
2
, G
3
,



);
LHV
g
= f(G
1
, G

2
, G
3
,



);
g
tar
= f(G
1
, G
2
, G
3
,



);
T sut sinh khí:
K
g
= f(G
1
, G
2
, G
3

,



);
Hiu sut khí hóa:


= f(G
1
, G
2
, G
3
,



);
Th1
80
120
60
260
Th2
0
160
100
Th3
80

120
100
300
Th4
80
160
60
Th5
80
160
180
420
Th6
120
200
100
4.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm đến quá trình khí
hóa sinh khối
- Hệ thống thí nghiệm và nhiên liệu sử dụng: Ta s dng h
thng thí nghim công sut 150 kW, vi nhiên liu là mu g
keo. Thành phn ca nhiên liu trong bng 1.11 và 1.12.
- Phương pháp tiến hành và thông số thí nghiệm: Vi nghiên
c m ca nhiên liu cp vào lò. Có 3 
m c chn  nghiên cu là 11%, 16% và 27%.
Bảng 3.9 Thông số thí nghiệm và kết quả thí nghiệm
Mã thí
nghim
Thông s thí nghim
Kt qu thí nghim
Gk8

W = 11%; (Vi nhiên liu mu
g keo, ch  cp gió



=
     
ng là 400, 600, 400 l/p)
Gi  nhi : T =
f(W);
Thành phn khí sn
phm: V
g
= f(W);
11



Gk7
W = 16%; (Vi nhiên liu mu
g keo, ch  cp gió



=
     
ng là 400, 600, 400 l/p)
Nhit tr khí sn phm:
LHV
g

= f(W);
ng hc ín trong
khí sn phm: g
tar
=
f(W);
T sut sinh khí: K
g
=
f(W);
Hiu sut khí hóa:


= f(W);
Gk2
W = 27%; (Vi nhiên liu mu
g keo, ch  cp gió



=
     
ng là 400, 600, 400 l/p)
4.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của chủng loại nhiên liệu đến
quá trình khí hóa sinh khối
- Hệ thống thí nghiệm và nhiên liệu sử dụng:
S dng h thng khí hóa công sut 150 kW, nhiên liu s
dng gg keo, g n
các loi nhiên liu s dng trong bng 1.11 và 1.12.
- Phương pháp tiến hành và thông số thí nghiệm:

Vi nghiên cu này ta tii các loi nhiên liu
s dng trong thí nghim vu kin biên khác g
 c nhiên liu, ch  c
thc hin trên cùng mt h thng thí nghim.
Bảng 3.10 Thông số thí nghiệm và kết quả thí nghiệm
Mã thí
nghim
Thông s thí nghim
Kt qu thí nghim
Gk10
Nhiên liu là Woodchip g keo
(W = 17%; ch  cp gió




      
ng là 600, 400, 0 l/p)
Nhi: T = f(F
i
);
Thành phn khí sn
phm: V
g
= f(F
i
);
Nhit tr khí sn
phm: LHV
g

= f(F
i
);
 ng hc ín
trong khí sn phm:
g
tar
= f(F
i
);
T sut sinh khí: K
g
=
f(F
i
);
Hiu sut khí hóa:
Cs1
Nhiên liu là Woodchip g cao
su (W = 17%; ch  cp gió



= 1000 l/p; G1, G2, G3
ng là 600, 400, 0 l/p)
Ln3
Nhiên liu là lõi ngô (W = 17%;
ch  cp gió




= 1000 l/p;
    ng là 600,
12



400, 0 l/p)


= f(F
i
);
4.4. Tính toán và xử lí số liệu thí nghiệm
Các kt qu thu thcc tính toán, x lí v
bng tng hp, bng ph lc PL 3.3. Các s liu gm: Lưu
lượng khí sản phẩm, nhiệt trị sản phẩm khí, hàm lượng hắc ín,
lượng nhiên liệu sinh khối tiêu hao, hiệu suất hệ thống khí hóa,
tính cân bằng các bon, tính tỷ số không khí tương đương ER.
4.5. Kết quả thí nghiệm và thảo luận
4.5.1. Ảnh hưởng của chế độ cấp gió tại các cửa cấp gió G
1
,
G
2
, G
3
đến quá trình khí hóa sinh khối
Kt qu thc nghim trong bng tng hp ph lc PL3.3.
4.5.1.1 Ảnh hưởng của chế độ cấp gió đến giản đồ nhiệt độ

a/ G
1
= 80 l/p; G
2
= 120 l/p;
G
3
= 60 l/p; G
kk
= 260 l/p.
b/ G
1
= 0 l/p; G
2
= 160 l/p;
G
3
= 100 l/p; G
kk
= 260 l/p.
Hình 3.12 Ảnh hưởng của chế độ cấp gió đến phân bố nhiệt độ
trong lò khí hóa
Kt qu cho thy vi cùng G
kk
, vic duy trì ng gió hp
lí gia các ca cp gió s giúp nâng cao và duy trì  nh
nhi các vùng, ng thi m rng vùng nhi cao dc
theo chiu cao thit b khí hóa, vùng i

nh trong khong nhi 600 - 1000
o
C, chiu cao vùng này
càng ln thì càng t u kin tt cho vic kh hc ín ngay
trong thit b khí hóa.
4.5.1.2. Ảnh hưởng của chế độ cấp gió đến thành phần khí
T hình 3.13 ta thi vi Th1 và Th2 vi



= 260
l/ph, vic cp gió G
1
 khí CO và gim CO
2
.
13



Hing này là do,  thí nghim Th1 ta cp gió  G
1
nên
vùng nhi c m rng tu kin cho phn ng
hoàn nguyên (R1) xy ra tng CO
2
sinh ra  vùng
cháy khí nhit phân (flaming pyrolysis) phn ng vi char nên

2

gi thí nghim Th2 do cp
gió tp trung  G
2
và G
3
ng nhiên liu cháy hoàn toàn 
i lò nhiphn ng hoàn nguyên R1 không tiêu
th h ng CO
2
này, d  ng CO
2
 nh, mt
khác do vic cp gió tp trung vng ln  i lò nên
th ng O
2


Hình 3.13 Ảnh hưởng của chế độ cấp gió đến đến thành phần khí
4.5.1.3 Ảnh hưởng của chế độ cấp gió đến hàm lượng hắc ín
 thí nghim Th1 và Th2 vi cùng



= 260 l/ph, vic
cp gió G
1
 ng hc ín
(20,05 mg/m
3
) so v ng hp không cp gió G

1
(G
1
= 0
l/ph) tng hc ín t giá tr ci (92,91 mg/m
3
).
Kt qu trên chng t vic cp gió nhiu cp giúp kh hc
ín tt  do u cao vùng nhi cao (500 - 1000
0
C)
da hc ín trong vùng kh hc ín, vi di
nhi ng hp và th cc kh (phân
hy nhit) gn ht, ngoài ra, vic cp gió nhiu cp còn giúp
ci thi ng hc quá trình kh h     
khuch tán ca hc ín vi char, và ci thin kh a
hc ín trong lò.
80-120-60 0-160-100 80-120-100 80-160-60 80-160-180 120-200-100
TN1 TN2 TN3 TN4 TN5 TN6
  
23.26
20.19
23.76
21.57
23.58
22.21
9.01
10.28
11.60
10.45

10.14
10.06
CO (%) CO2 (%) H2 (%) CH4 (%) O2 (%)
14




Hình 3.15
Ảnh hưởng
của chế độ
cấp gió đến
hàm lượng
hắc ín trong
khí sản phẩm
* T các kt qu nghiên cu thc nghim trên h thng khí hóa
u chnh vi nhiên liu than hoa kt qu cho thy
thí nghim Th3 cho kt qu ng hc ín thp nht (19,51
mg/m
3
) và hiu sut thit b cao nhy t l
cp gió G1, G2, G3 hp lí lt là 27%, 40%, 33% và ER =
0,38. Kt qu ng vi kt qu c San
Shwe Hla [9 [54].
4.5.2. Ảnh hưởng của độ ẩm đến quá trình khí hóa sinh khối
Kt qu thí nghim trong ph lc PL3.4 (Gk2, Gk7, và Gk8)
4.5.2.1. Ảnh hưởng của độ ẩm đến giản đồ nhiệt độ trong lò

Hình 3.18
Ảnh hưởng

của độ ẩm
đến giản đồ
nhiệt độ
trong lò khí
hóa
 th hình 3.18 ta th 
lò gim  hu hng nhi cao trong lò b thu
hp, kh  hc ín kém. Ngoài ra vùng cháy chính có xu
ng dch chuyn xu    u này s d n
n tht nhit, gim hiu qu ca các phn ng kh ca
char (C-CO
2
; C-H
2
O) trong vùng khí hóa.
4.5.2.2. Ảnh hưởng của độ ẩm đến thành phần khí sản phẩm
80-120-60
0-160-100
80-120-100
80-160-60
80-160-180
120-200-100
TN1 TN2 TN3 TN4 TN5 TN6
  
20.05
92.91
19.51
20.03
37.69
35.93


1411
1211
1011
861
637
401
185
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 200 400 600 800 1000


0
C


G3 
G2 
G1 
15

Hình 3.19
Ảnh hưởng của
độ ẩm đến thành
phần khí sản
phẩm
 m trong nhiên li ng H
2
và
CO
2
ng giu
này phù hp v hóa hc và nhing hc ca các phn
ng xy ra trong thit b khí hóa. Do k m trong nhiên liu
c trong vùng s
 hay thoát ra khi
thit b, d    n ng và nh
ng trc tin nhi, và các phn ng hóa hc.
4.5.2.3. Ảnh hưởng của độ ẩm đến hàm lượng hắc ín
K   vi dn
nhi vùng cháy trong lò khí hóa gim, chiu cao vùng nhit
 cao b thu hp li. Phn ng phân hy và cháy hc ín kém
hiu qu, thc ín trong vùng phn ng gim dn
ng hc ín trong khí sn ph.
4.5.3. Ảnh hưởng của chủng loại nhiên liệu đến lượng hắc
ín trong quá trình khí hóa sinh khối
Kt qu thí nghic trình bày trong bng ph lc PL3.5.
Vi 4 loi nhiên liu thí nghim ta thu kin vn hành
ca than hoa là tt nhng hc ín là nh nhi 20

mg/m
3
và ln nht là g cao su trên 100 mg/m
3
ng hc ín
0
5
10
15
20
25
H2 O2 CH4 CO CO2
(%V)




Hình 3.21
Ảnh hưởng độ
ẩm đến hàm
lượng hắc ín
0
10
20
30
40
50
60
70
80

90
TN2-  TN7-  TN8 - 
75.54
33.41
31.55

16



nhiu do chiu dày vùng cháy ca g cao su tht,
kh hc ín kém hiu qu   ng cht bc ca
than hoa ít, nhi vùng cháy ca than hoa cao nht, nh,
b dày vùng nhi  cao tt, quá trình kh hc ín tt, nên
ng hc ín trong khí sn phm thp nht.
Vi g keo các quá trình phn ng din ra t
ng nhi trong lò rt tt (chiu cao vùng nhi cao
trên 800
0
C du kin rt tt
 kh hc ín th cp [18], nên mc dù vng cht bc khá
lng hc ín trong khí sn phm t khí hóa g keo
rt thp, có th s dng trc tit trong.

Hình 3.27
Ảnh hưởng
của chủng
loại nhiên
liệu đến
hàm lượng

hắc ín
4.5.4. So sánh và phân tích các kết quả đạt được trên hệ
thống mới phát triển
So sánh kt qu c gia lò mi phát trin v
(ci tin) và công trình công b c trình bày trong bng
ph lc PL3.6, thí nghim Gk10 trong PL3.4 vi tài liu [37].
4.5.4.1. Giản đồ nhiệt độ
So sánh gi nhi ca lò 150 kW mi phát trin và lò
ca AIT (Thái lan) trên hình 3.35 m lt là 16% và
10,2%, khi s dng cùng nhiên liu g mu, vi 2 ca cp gió,
cùng ER = 0,3, ta thy nhi vùng cháy chính ca lò mi
phát tri      
0
C, chiu cao vùng
nhi cao trên 400
0
C dc ci thin (phn ng
khí hóa và kh hc ín tng nhi dc thân lò
ít, tính nh nhin hành nh 
Quan sát hình 3.35b ta thy vi cu trúc lò mi phát trin
profile nhi dc ci thin rõ rt so v:
0
20
40
60
80
100
120
Than hoa


Lõi ngô

18.93
40.98
64.63
102.31

17





Hình 3.35a So sánh profile nhiệt độ dọc thân lò giữa lò mới
phát triển và lò AIT

Hình 3.35b
So sánh giản
đồ nhiệt độ
dọc thân lò
giữa lò mới
phát triển và lò
cũ
- Khu vc ngay trên vùng thót do có s ci thin v ng
i nhit nên nhi u này tu
kin cho vic cháy khí nhit phân t vùng
cp gió c c gia nhi c nên nhi  vùng
        cao 900  1000 mm),
u này không nhng góp phn ci thin phn ng cháy khí
nhi mà còn ci thin cho quá trình nhit

phân vì khi nhi  gió c     gia nhit cho
nhiên liu  vùng nhit phân gim (theo lí thuyt) dn sn
phm nhit phân nhiu char, ít hu này giúp
gim hc ín mà hiu sut khí hóa vn cao.
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 200 400 600 800 1000
Chiều cao lò (mm)

0
C)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 200 400 600 800 1000 1200





Nhi (
0
C)
Lò mi phát trin t
(thí nghim Gk10)
Lò ca AIT- thái lan
18



- Khu vc thót lò quá trình cháy xy ra rt my nhi
vùng cháy lên khá cao, vi nhi này hhc ín cp 3
 b phân hy. S  y
là do kt cu thót ci thin v ng dn kh
i s thng nhi ca
vùng nhit phân phía trên.
- Khu vi thót nhi o ra
m       ng này là do 2 nguyên
nhân: i) s ci thin v i nhit và thng nhi
cao ca vùng cháy chính; ii) gió cp vào  vùng này tham gia
phn ng cháy tc ci thin) mà không
b cun ngay ra ngoài vì vy nhi ci thin rt rõ ràng.
4.5.4.2. Hàm lượng hắc ín
Kt qu thí nghim cho thng hc ín có gi
không nhiu, mc dù gi (profile) nhi c ci
thin rt nhiu là do i)  nhi trên kh  h
t ti gn ti hn ca nó vì vy vi 
ci thin c nhiu; ii) nhiên liu s dng là than hoa nên

ng cht bc ít vì vng hc ín ci thin không nhiu.

Hình 3.38
So sánh hàm
lượng hắc ín
4.5.5. Xác định tỷ suất sinh khí sản phẩm với một số loại
nhiên liệu sinh khối
T các kt qu nghiên cu trên và các nghiên cu thc
nghim b sung tác gi c t sut sinh khí
sn phm vi mt s loi nhiên liu sinh khi khác nhau  Vit
Nam. Chi tit trong ph lc PL3.3 n PL3.12.
T sut sinh khí ca nhiên liu ph thu  u kin
phn c tính nhiên liu. T kt qu thí nghim ta thy
nu b qua ng cu kin phn ng và ch n


8,5%)


W = 9,5%)
19.51
18.93

19



ng cc tính nhiên thì vi hu ht các loi sinh khi
t sung t n 2,5 m
3

/kg, và nhìn chung
là nhiên liu có thành phn các bon ho có
t sunh tính thì nhìn chung
nhiên liu ch l), tu
ng t sut sinh khí s ng hp than hoa
n phm th cp ca sinh khng các bon
rt cao nên t sun so vi các nhiên liu
còn li.

Hình 3.40
T sut sinh
khí ca mt
s loi sinh
khi
5. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM KHÍ HÓA SINH
KHỐI ĐỂ SẢN XUẤT ĐIỆN
5.1. Thiết lập hệ thống đo lường và phân tích
Ngoài nhng thit b  thng khí hóa sinh khi ta
phi b sung các thit b ng và phân tích cho h thng
 H th không khí, khí
sn phm n, và khói thi t ; H thng
  ng khí sn phm c     -
 chính xác 3% (hình 4.3); H th

Hình 4.3 Thiết bị
đo lưu lượng khí
sản phẩm cấp vào
động cơ

Hình 4.4 Thiết bị

đo công suất tải
điện thực tế
Than
hoa
 Viên nén



Lõi ngô

su



4.51
2.37
2.21
2.27
2.09
2.00
1.94
1.93

20




Hình 4.5 Thiết bị
đo lượng nhiên

liệu diesel tiêu hao

Hình 4.6 Thiết bị
phân tích thành
phần khí thải của
động cơ
tn (hình 4.4); H thng nhiên liu diesel tiêu hao
Model FC-   chính xác 1% (hình 4.5); H thng
phân tích khói thi c    AVL4000, vi cp
chính xác 1% (hình 4.6)
5.2. Trình tự thí nghiệm
5.2.1. Trình tự thí nghiệm với hệ thống khí hóa sinh khối
5.2.1.1. Hệ thống khí hóa sinh khối công suất 50 kW

Thí nghim tin hành vi h thng khí hóa công sut 50 kW
kt hp v máy phát ta s dng nhiên liu là than
hoa có thành phng 3.5, ch  cc la
chn t kt qu phn nghiên cu  mc 3.6.1, vi ch  thí
nghim Thng là 100  120
- 80 l/phút. Các thông s và mã thí nghim trong bng 4.2.
Bảng 4.2 Thông số thiết bị khí hóa sinh khối, khí sản phẩm cấp
vào động cơ ở chế độ thí nghiệm
Ch  thí
nghi phát
n

ng gió G
1
,
G

2
, G
3
lt 100
 120 - 80 l/phút
ng gió G
1
,
G
2
, G
3
lt 500 
500 - 200 l/phút
Mã thí nghim
ThPD1
GkPD1
Nhiên liu s
dng
Than hoa, kích
c 30x40x50 mm
G keo, c
30x40x50 mm
G
g

25,84 m
3
/h
114,64 m

3
/h
Thành phn khí
sn phm
H
2
9,02%; CO
27,3%; CH
4
0,02%;
CO
2
6,86%; O
2

1,72%; N
2
55,1%.
H
2
16,13%; CO
18,78%; CH
4
1,59%;
CO
2
13,74%; O
2

0,16%; N

2
49,63%