THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT VIÊN NÉN GỖ NĂNG SUẤT 70000 TẤNNĂM.

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.77 MB, 96 trang )

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI
Viện Kỹ thuật Hóa học
------------o0o-----------

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
-------------------------------

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ/TỔNG QUAN/NGHIÊN CỨU TỐT NGHIỆP

1.

Họ và tên sinh viên:

ĐẶNG ĐÌNH HIỆP

Mã số sinh viên:

20113003

Lớp / Khóa:

KTHH4_K56

Chuyên ngành:

KĨ THUẬT HÓA HỌC

Chuyên sâu:
Giáo viên hướng dẫn:

CÔNG NGHỆ HỮU CƠ – HÓA DẦU
PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

Tên đề tài tốt nghiệp:
THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT VIÊN NÉN GỖ NĂNG SUẤT 70000
TẤN/NĂM.

2.

Các số liệu ban đầu:NĂNG SUẤT THIẾT KẾ 70000 TẤN/NĂM

3.

Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

4.

-

Chương 1: TỔNG QUAN

-

Chương 2: CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM VIÊN NÉN GỖ

-

Chương 3: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VIÊN NÉN GỖ

-

Chương 4: TÍNH TOÁN DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT VIÊN NÉN

-

Chương 5: CHẾ ĐỘ SẤY KHI ĐỘ ẨM NGUYÊN LIỆU THAY ĐỔI

Các bản vẽ, sơ đồ, sản phẩm cần đạt:
- BẢN VẼ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
- BẢN VẼ SƠ ĐỒ MẶT BẰNG DÂY CHUYỀN
- BẢN VẼ THIẾT BỊ CHÍNH

5.

Ngày giao nhiệm vụ:

6.

Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
TRƯỞNG BỘ MÔN
TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI

13/01/2016
10/06/2016
Ngày tháng
năm 20

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

Viện Kỹ thuật Hóa học
-------------o0o-----------

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên:

ĐẶNG ĐÌNH HIỆP

Mã số SV: 20113003

Lớp/Khóa:

KĨ THUẬT HÓA HỌC 4_K56

Đề tài: THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT VIÊN NÉN GỖ NĂNG SUẤT
70000 TẤN/NĂM
NỘI DUNG NHẬN XÉT:
1. Tiến trình thực hiện đồ án: ………………………………………………………
2. Nội dung của đồ án:
-

Cơ sở lý thuyết: ……………………………………………………………...

-

Các số liệu, tài liệu thực tế : …………………………………………………….

-

Phương pháp và mức độ giải quyết các vấn đề : …………………………….

3. Hình thức của đồ án :
-

Hình thức trình bày : ………………………………………………………...

-

Kết cấu của đồ án : …………………………………………………………..

4. Những nhận xét khác:……………………………………………………………

………………………………………………………….......................................
ĐÁNH GIÁ VÀ CHO ĐIỂM:
Ngày

tháng

năm 20

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên SV: ĐẶNG ĐÌNH HIỆP
Lớp/Khóa:

GVHD: PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

Mã SV: 20113003

KĨ THUẬT HÓA HỌC 4_K56

Đề tài: THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT VIÊN NÉN GỖ NĂNG SUẤT
70000 TẤN/NĂM
NỘI DUNG NHẬN XÉT:
1. Về nội dung của đồ án:
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................

2. Về hình thức của đồ án :

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................

3. Những nhận xét khác:
..............................................................................................................................................................

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

DANH MỤC BẢNG BIỂU

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp vừa qua, em xin bày tỏ lòng biết ơn tới
thầy giáo 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 đề tài.
Em xin gửi lời cảm 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 cần thiết trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đê
hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này.
Tuy nhiên, do điều kiện nghiên cứu tài liệu còn hạn chế, kinh nghiệm thiết kế
chưa có nhiều nên đồ án này không tránh khỏi nhiều thiếu sót. Mong các thầy cô giáo
góp ý đê đồ án được hoàn thiện hơn.
Em trân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 10 tháng 06 năm 2016
SINH VIÊN THỰC HIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay, với sự gia tăng nhu cầu sử dụng năng lượng và các áp lực môi
trường gây ra do phát thải khí nhà kính từ việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch, năng
lượng sinh khối hiện nay được coi là một nguồn năng lượng tái tạo là giải pháp thay
thế cho năng lượng hóa thạch. Hơn nữa tình hình năng lượng hóa thạch như dầu mỏ có
nhiêu biến động trên thị trương do đó nhu cầu về năng lượng tái tạo ngay càng tăng.
Sinh khối (biomass) chứa năng lượng hóa học, nguồn năng lượng từ mặt trời
tích lũy trong thực vật qua quá trình quang hợp. Sinh khối là các phế phẩm từ nông
nghiệp (rơm rạ, bã mía, vỏ, lõi bắp ngô…), phế phẩm lâm nghiệp (lá khô, vụn gỗ…),
giấy vụn, mêtan từ các bãi chôn lấp, trạm xử lý nước thải, phân từ các trang trại chăn
nuôi gia súc và gia cầm. Nguyên liệu sinh khối có thê ở dạng rắn, lỏng, khí… được đốt
đê phóng thích năng lượng. Sinh khối, đặc biệt là gỗ, than gỗ cung cấp phần năng
lượng đáng kê trên thế giới. Ít nhất một nửa dân số thế giới dựa trên nguồn năng lượng
chính từ sinh khối. Con người đã sử dụng chúng đê sưởi ấm và nấu ăn cách đây hàng
ngàn năm. Sinh khối cũng có thê chuyên thành dạng nhiên liệu lỏng như metanol,
etanol dùng trong các động cơ đốt trong, hay thành dạng khí sinh học (biogas) ứng
dụng cho nhu cầu năng lượng ở quy mô gia đình và mục đích cao nhất là sản xuất ra
nhiệt và điện phục vụ các khu dân cư và các công ty.
Có thê nói việc sử dụng hiệu quả năng lượng sinh khối đang là vấn đề rất
được quan tâm trên thế giới nhằm giảm một phần sức ép về sử dụng nhiên liệu, phát
triên nguồn năng lượng sạch và thiết thực cho tương lai.

Đặc biệt trong quá trinh tiền xử lí nguyên liệu biomass gỗ có quá trình tạo
thành viên nén gỗ(wood pallets) làm tăng hiệu quả sử dụng nhiên liệu. Quá trinh xử lí
gỗ thô ban đầu tạo thành viên nén giúp tăng nhiệt trị của nhiên liệu, khối lượng riêng
tăng giúp tăng hiệu quả về vận chuyên và tồn chứa. Hơn nữa việc tạo thành viên nén
sẽ cung cấp nhiên liệu cho một số quá trình sử dụng nguồn năng lượng hóa thạch như
lò đốt than cấp nhiệt cho sản xuất điện. Việc đốt viên nén làm giảm phát thải các khí
axit cũng như hàm lượng tro có trong phần sỉ.
Hiện tại, nhu cầu tiêu thụ viên nén tại các quốc gia phát triên tại Châu Âu, Mỹ,
tại Châu Á có Nhật Bản và Hàn Quốc là các quốc gia có nhu cầu cao đê đáp ứng nhiên
liệu thay thế cho than đá. Dự kiến lượng tiêu thụ viên nén sẽ tăng nhanh đến những
năm 2030 trên thế giới. Tại Việt Nam, tiêu thụ viên nén chưa lớn chủ yếu sản xuất đê
xuất khẩu sang thị trường Hàn Quốc. Tiềm năng về nhiên liệu tại việt nam lớn với phế
phẩm nông nghiệp, lâm nghiệp như trấu, rơm, vỏ hạt ca phê…, công nghiệp chế biến
gỗ như mùn cưa…thuận lợi cho phát triên viên nén.
Với những thuận lợi về nguyên liệu cho sản xuất và tận dụng được nguồn phế
phẩm của các ngành nông lâm nghiệp. Em thực hiện đề tài sản xuất viên nén gỗ tại

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

Việt Nam đê xuất khẩu “Thiết kế dây chuyền sản xuất viên nén gỗ năng xuất 70000
tấn/năm”. Với mong muốn rằng qua đô án này, ngoài củng cố các kiến thức tích lũy
trong những năm qua, nâng cao khả năng thiết kế, đọc tìm hiêu tài liệu cũng như lựa
chọn phương pháp tính đúng đắn nhất và có thê áp dụng vào thực tế sản xuất công
nghiệp.
 Các phần của đồ án tốt nghiệp:
Chương I:

Tổng quan

Chương II:

Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm viên nén gỗ

Chương III:

Công nghệ sản xuất viên nén gỗ

Chương IV:

Tính toán dây chuyền sản xuất viên nén gỗ

Chương V:

Chế độ sấy khi độ ẩm của nguyên liệu thay đổi

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

Chương 1:
1.1.

TỔNG QUAN

Tổng quan về nhiên liệu sinh khối

Sinh khối là nguồn năng lượng phổ biến và sẵn có. Sinh khối là bất kì vật chất
hữu cơ có nguồn gốc sinh học và bao gồm các sản phẩm, phụ phẩm, phế thải, chất thải
từ nông nghiệp, công nghiệp, đô thị. Năng lượng mặt trời được biến đổi và lưu trữ
trong thực vật thông qua quá trình quang hợp.
CO2 + H2O + hv → {CH2O} + O2
Trong đó hv: năng lượng mặt trời
{CH2O} là cấu trúc của thực vật với cấu trúc cơ bản của glucozơ C 6H12O6.
Việc phát hiện ra sự giải phóng năng lượng từ gỗ bằng ngọn lửa hơn 1 triệu năm
trước công nguyên đã làm thay đổi con người và nền văn minh. Hình thức này là ban
đầu của quá trình sinh khối, về cơ bản, quá trình đốt cháy, được sử dụng đê đáp ứng
nhu cầu cơ bản của con người cho nấu ăn, sưởi ấm và bảo vệ. Cuộc cách mạng công
nghiệp đã mang lại một sự thay đổi của điều kiện sống và công nghệ. Giữa thế kỷ thứ
19, sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật với sự ra đời của các nhà máy điện và động cơ đốt
trong, đòi hỏi một sự thay đổi lớn về nguồn nhiên liệu khi nhu cầu năng lượng tăng
cao.
Sự chi phối của các loại nhiên liệu hóa thạch đê phát điện ngày càng tăng trong
cuộc sống hiện đại song chúng lại mang đến một thách thức là phát thải khí nhà kínhphát thải các chất ô nhiễm không khí ( SO 2, NOx, bụi...), quản lý tro bay, ô nhiễm
nguồn nước từ các hoạt động khai thác than, cạn kiệt nhiên liệu hóa thạch ( ví dụ như
dầu mỏ và khí đốt tự nhiên) , mặt khác phân bố địa lý của các nguồn nhiên liệu hóa
thạch không đồng đều như dầu mỏ - sẽ gây ra mất an ninh năng lượng, bất ổn chính trị
và xã hội. Chính vì vậy sinh khối được chú trọng nghiên cứu và phát triên nguồn năng
lượng mang nhiều lợi thế lớn đê giải quyết các thách thức trong an ninh năng lượng.
Sinh khối là nguồn năng lượng tái tạo không phát thải khí nhà kính vì CO 2 phát thải
trong quá trình cháy sẽ được ổn định khi lượng CO2 được các loại cây quang hợp trong
suốt thời gian sinh tồn của nó.
Hiện nay trên quy mô toàn cầu, nhiên liệu sinh khối là nguồn năng lượng lớn thứ
tư, chiếm tới 14%-15% tổng năng lượng tiêu thụ. Ở các nước phát triên, sinh khối
thường là nguồn năng lượng lớn nhất, đóng góp khoảng 35% tổng số năng lượng. Từ
sinh khối có thê sản xuất ra nhiên liệu khí cũng như nhiên liệu lỏng làm chất đốt hay
nhiên liệu cho động cơ.

Trang 11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

Ở Ấn Độ, năng lượng sinh khối chiếm 30% tổng nhiên liệu được sử dụng, là
nguồn nhiên liệu quan trọng nhất được sử dụng ở trên 90% hộ gia đình nông thôn và
chừng 15% hộ gia đình đô thị. Ở Anh dự kiến đến năm 2050 năng lượng sinh khổi có
thê đáp ứng nhu cầu cung cấp 10÷15% tổng năng lượng sử dụng.
Tại Việt Nam, nguồn năng lượng sinh khối chủ yếu là trấu, bã mía, gỗ, phân động
vật, rác sinh học, đô thị và phụ phẩm nông nghiệp. Chính phủ ta đang đàm phán với
Anh và Mỹ đê ký kết hợp đồng trị giá 106 triệu USD đê xây dựng nhà máy sinh khổi ở
thành phố Hồ Chí Minh. Dự án này sẽ xử lý 1500÷3000 tấn rác mỗi ngày, sản xuất
15MW điện và 480000 tần phân NPK/năm. Ngoài ra, ở nước ta cũng có rất nhiều các
công trình nhỏ lẻ ở vùng nông thôn sản xuất khí đốt dân dụng từ phân động vật giải
quyết được khá nhiều vấn đề về năng lượng cho nông dân.
Ngoài tác dụng làm nhiên liệu, năng lượng sinh khối còn có thê giải quyết được
tình trạng thay đổi khí hậu, giảm hiệu ứng nhà kính: Khi sinh vật sinh trưởng, chúng
hấp thụ CO2 trong mỗi trường thông qua quá trình quang hợp, như vậy sẽ tiêu thụ bớt
một lượng khí này giúp giảm phát thải khí nhà kính [1].
1.2. Các dạng nhiên liệu sinh khối

Ngày nay chúng ta sử dụng ba loại nhiên liệu sinh khối- gỗ và các sản phẩm nông
nghiệp, chất thải rắn, khí sinh học.

1.2.1.

Nhiên liệu sinh khối gỗ và các sản phẩm nông nghiệp

Hầu hết các sinh khối được sử dụng ngày nay là năng lượng từ cây trồng. Gỗ (gỗ
tròn, gỗ mảnh, vỏ cây, và mùn cưa) chiếm khoảng 65% năng lượng sinh khối. Tuy
nhiên, bất kỳ chất hữu cơ nào cũng có thê sản xuất năng lượng sinh khối như các loại
phế phẩm nông nghiệp (vỏ trấu, lõi ngô, rơm rạ...).
Gỗ và gỗ thải, cùng với chất thải nông nghiệp, sử dụng đê tạo ra điện. Điện năng
này được sản xuất và sử dụng bởi chính các ngành công nghiệp phát sinh ra các loại
chất thải này, nó không được sản xuất riêng rẽ bới các nhà máy riêng mà là sản phẩm
kèm theo các ngành công nghiệp. Các nhà máy giấy và nhà máy cưa sử dụng phế
phẩm của họ đê tạo ra hơi nước và điện cung cấp cho quá trình sản xuất của bản thân.
Tuy nhiên, các nhà máy với nhu cầu sử dụng rất nhiều điện nên đôi khi vẫn phải mua
thêm điện từ nhà máy khác.
Nguồn nguyên liệu sinh khối rât phong phú và đa dạng, do vậy công nghệ sản xuất
nhiên liệu sinh khối cũng đa dạng. Các vật liệu sinh khối bao gồm gỗ, cành cây nhỏ,
bã mía, rơm rạ, trấu, lá cây, phân động vật, phế thải nông, lâm nghiệp [1]…

Trang 12

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

BẢNG 1: NGUỒN SINH KHỐI GỖ VÀ NĂNG LƯỢNG
S
Nguồn
T
cung cấp
T

Tiềm
năng,
triệu
tấn

Quy dầu
tương
đương,
triệu tấn

1

Rừng tự
nhiên

6.842

2.390

2

Rừng
trồng

3.718

1.300

3

Đất
không
rừng

3.850

1.350

4

Cây trồng
phân tán

6.050

2.120

Cây công
5 nghiệp và
ăn quả

2.400

0.840

6

Phế liệu
gỗ

1.649

0.580

7

Tổng

25.090

8.780

Từ bảng trên cho ta thấy, tiềm năng nhiên liệu sinh khối là rất lớn. Theo báo cáo
của hội công nghiệp sinh khối châu Âu, nhiên liệu sinh khối có thê đảm bảo tới 15%
nhu cầu năng lượng của các nước công nghiệp vào năm 2020. Hiện tại nguồn này mới
chỉ đạt 1% nhu cầu. Sinh khối có thê cung cấp năng lượng cho 100 triệu hộ gia đình
tương đương với công suất có thê thay thế 400 nhà máy điện truyền thống lớn. Lợi thế
của nhiên liệu sinh khối là có thê dự trữ và sử dụng khi cần, chúng luôn có tính ổn
định và nguồn năng lượng có thê tái tạo.
Giá thành của nhiên liệu sinh khối luôn rẻ hơn các loại hình nhiên liệu khác, ví dụ:
sử dụng 2÷4 kg chất thải sinh khối tương đương với 1kg than, trong khi giá thành của
1kg chất thải sinh khối bằng 5÷10% giá 1kg than. Nếu sản xuất điện năng từ sinh khối
thì giá thành điện cũng giảm từ 10÷30% so với nguồn nguyên liệu hóa thạch. Ở nước
ta, nếu tận dụng triệt đê nguồn nhiên liệu sinh khối từ rơm rạ, bã mía, thì ước tính cũng
sản xuất được khoảng 605000000 kW điện trong một năm.

Trang 13

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

Tại Mỹ, có đến 64,5% gỗ và gỗ phế thải được sử dụng làm nhiên liệu sinh khối.
Ngoài ra, còn các sản phẩm nông nghiệp, chất thải rắn, khí sinh học.
Càng ngày các công ty gỗ và các công ty liên quan tới các sản phẩm gỗ đang nhìn
thấy những lợi ich của việc sử dụng gỗ phế liệu và mùn cưa đê sản xuất điện. Điều này
giúp tiết kiệm chi phí xử lý chất thải và trong một số lĩnh vực, có thê làm giảm chi phí
sản xuất của công ty. Trên thực tế ngành công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy dựa
vào nhiên liệu sinh khối đê đáp ứng nửa nhu cầu năng lượng của họ. Các ngành công
nghiệp khác có thê sử dụng nhiên liệu sinh khối như nhà sản xuất gỗ, các nhà sản xuất
đồ gỗ, các doanh nghiệp sản xuất nông nghiệp như người trồng ngũ cốc, người sản
xuất rượu.

1.2.2.

Sinh khối chất thải rắn

Các loại chất thải rắn có thê cháy được đốt đê tạo ra điện. Điều này chuyên chất
thải thành một dạng có thê sử dụng năng lượng. Một tấn rác thải chứa lượng nhiệt
năng tương đương với 500 pound than đá (227kg). Mặc dù rác không hoàn toàn là
nhiên liệu sinh khối, có lẽ một nửa năng lượng của nó là từ nhựa, tức là dầu mỏ và khí
tự nhiên.
Các nhà máy điện đốt rác lấy năng lượng được gọi là waste-to-energy plants. Các
nhà máy tạo ra lượng điện như các nhà máy đốt than, rác cháy được là nhiên liệu được
đê sử dụng đê đốt nóng nồi hơi. Chi phí sản xuất điện năng từ rác thải nhiều hơn sản
xuất điện từ than và các nguồn năng lượng khác, ưu điêm chính của việc đốt chất thải
rắn là nó giảm số lượng rác thải tại bãi rác từ 60 đến 90 phần trăm, do đó làm giảm chi
phí xử lý bãi rác, bảo vệ môi trường. Đồng thời nó sử dụng được năng lượng trong rác,

thay vì chôn nó ở bãi rác, là nơi vẫn chưa sử dụng.

1.2.3.

Sinh khối khí sinh học

Vi khuẩn và nấm là các loại sinh vật phàm ăn, chúng ăn thực vật và động vật chết.
Các loại nấm trên một khúc gỗ đang mục nát chuyên hóa xenlulozo thành đường đê
nuôi chính nó. Trong quá trình này, khí metan cũng được sinh ra. Lợi dụng điều này
người ta sử dụng các bãi chôn lấp đê xử lý rác đồng thời thu được khí metan làm nhiên
liệu.
Các quy định mới yêu cầu các bãi chôn lấp phải xử lý khí metan vì lý do an toàn
và lý do môi trường. Metan là khí không màu và không mùi, nhưng nó không phải là
vô hại. Nó có thê gây cháy hoặc nổ nếu nó rò rỉ và các căn nhà gần đó và bắt lửa. Bãi
rác có thê thu khí metan và tinh chết nó, sử dụng như nhiên liệu.
Metan, thành phần chinh trong khí thiên nhiên, là một nguồn năng lượng tốt. Hầu
hết các lò đốt gas và bếp sử dụng khí metan được cung cấp khí bởi các nhà máy khí.
Trang 14

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

Năm 2003 nhà máy điện East Kentucky đã bắt đầu thu hồi metan từ bãi chôn lấp rác.
Công ty này đã sử dụng khí sinh học đê tạo ra 8.8MW công suất điện, đủ điện cho
7500 tới 8000 hộ gia đình.
1.3. Tiềm năng về sinh khối của Việt Nam

Việt nam có nguồn sinh khối lớn và đa dạng từ gỗ củi, trấu, vỏ cà phê, rơm rạ và

bã mía... Phụ phẩm nông nghiệp rất phong phú dồi dào ở Vùng đồng bằng sông Mê
Kông, chiếm khoảng 50% tổng sản lượng phụ phẩm nông nghiệp toàn quốc và vùng
đồng bằng Sông Hồng với 15% tổng sản lượng toàn quốc. Hàng năm tại Việt Nam có
gần 60 triệu tấn sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp trong đó 40% được sử dụng đáp
ứng nhu cầu nhiệt cho hộ gia đình và sản xuất điện.
Ngoài các nguồn sinh khối là phụ phẩm từ sản xuất nông nghiệp Việt Nam còn có
các nguồn sinh khối từ các quá trình sản xuất khác như: phụ phẩm từ chế biến lâm sản,
sản xuất công nghiệp (giấy, vải sợi…), chất thải sinh hoạt và chăn nuôi, rác thải đô thị
và chất thải hữu cơ khác. Theo tính toán thì tổng tiềm năng, khả năng khai thác nguồn
năng lượng sinh khối cho năng lượng và điện từ các nguồn trên đạt khoảng 142 triệu
tấn, và có thê khai thác được từ 784 - 861 MW điện. Dưới đây là bảng tổng hợp các
nguồn sinh khối ở Việt Nam [2].
BẢNG 2: TIỀM NĂNG SINH KHỐI GỖ
Nguồn cung cấp

Tiềm năng

Qũy dầu tương đương
(triệu tấn)

(triệu tấn)

Tỷ lệ (%)

Rừng tự nhiên

6,842

2,390

27,9

Rừng trồng

3,718

1,300

15,2

Đất không rừng

3,850

1,350

15,7

Cây trồng phân tán

6,050

2,120

24,7

Cây công nghiệp & ăn
quả

2,400

0,840

9,8

Phế liệu gỗ

1,649

0,580

6,7

Trang 15

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

TỔNG

24,509

8,580

100,0

BẢNG 3: TIỀM NĂNG PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP
Nguồn cung cấp

Tiềm năng

Quy dầu tương

Tỷ lệ

(triệu tấn)

đương(triệu tấn)

(%)

Rơm rạ

32,52

7,30

60,4

Trấu

6,50

2,16

17,9

Bã mía

4,45

0,82

6,8

Các loại khác

9,00

1,80

14,9

TỔNG

52,47

12,08

100,0

BẢNG 4: TIỀM NĂNG VÀ KHẢ NĂNG KHAI THÁC SINH KHỐI TẠI VIỆT
NAM
Loại sinh khối

Tiềm năng
(triệu tấn/năm)

Khảnăng khai Khả năng khai
thác cho năng thác cho sản
lượng (triệu
xuất điện(MW)
tấn/năm)

Củi gỗ và các phế thải gỗ

27 – 31

25

Phế thải từ cây nông nghiệp

72 – 83

58

504 - 581

Chất thải chăn nuôi

54 – 60

50

58

7 – 10

8

212

0,8 - 1,4

1

Rác thải phát sinh tại các đô thị
Phế thải cho sản xuất NLSH
Tổng

160,8 - 185,4

142

-

784 - 861

Nhìn chung, nguồn sinh khối của Việt Nam có trữ lượng khá lớn đặc biệt là phụ
phẩm gỗ, nông nghiệp và chăn nuôi. Chủng loại sinh khối đa dạng và phong phú
Trang 16

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

nhưng rất phân tán và phân bố không đồng đều do: vùng sản xuất trải dài theo lãnh

thổ, tập tục, quy mô sản xuất của người dân và chính sách địa điền của nhà nước.
1.4. Hiện trạng sử dụng sinh khối ở Việt Nam

Hiện nay, trên quy mô toàn cầu năng lượng sinh khối là nguồn cung cấp năng
lượng thứ tư, chiếm tới 14-15 % tổng năng lượng tiêu thụ. Ở các nước phát triên, năng
lượng sinh khối là nguồn năng lượng lớn nhất, đóng góp khoảng 35% tổng số năng
lượng.
BẢNG 5: TIÊU THỤ SINH KHỐI THEO NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG
Năng lượng cuối cùng

Nhiệt

Điện

Tổng tiêu thụ

Tỷ lệ (%)

Bếp đun

10667

76,2

Lò nung

903

6,5

Lò đốt

2053

14,7

Đồng phát

377

2,7

14000

100,0

Tổng

Bảng 5 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.
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 [2].

Trang 17

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

1.5. Đặc tính kĩ thuật của một số loại nhiên liệu sinh khối ở Việt Nam
1.5.1. Thành phần hóa sinh

BẢNG 5: THÀNH PHẦN HÓA SINH CỦA SINH KHỐI
Tre

Lõi ngô

Gỗ keo

Cellulose

Wt % (dry)

41,00

40,3

41,99

Hemicellulose

Wt % (dry)

26,50

28,7

19,04

Lignin

Wt % (dry)

25,30

16,6

26,0

Tổng
ash+biochemical

Wt % (dry)

94,63

88,4

87,83

1.5.2.

Thành phần nguyên tố hóa học

BẢNG 6: THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA MỘT SỐ LOẠI SINH KHỐI
Mẫu

Adb (%)

Cdb (%)

Hdb (%)

Odb (%)

Rơm

12,05

33,13

4,92

49,91

Trấu

13,48

40,53

2,71

43,28

Viên nén mùn cưa

2,25

45,87

6,45

45,43

Viên nén trấu

12,86

30,26

2,13

54,75

Mùn cưa

1,52

47,67

5,31

45,52

Gỗ mẩu

0,80

50,73

5,71

41,93

Than hoa

0,62

81,23

3,71

14,44

Lõi ngô

3,12

46,51

5,68

44,13

Vỏ hạt điều

0,40

48,70

7,00

43,90

Thuốc lá

16,70

43,00

4,50

35,80

Trang 18

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

Gỗ cao su

1,10

46,40

5,70

47,70

BẢNG 7: THÀNH PHẦN NGUYÊN TỐ CỦA MỘT SỐ LOẠI WOODCHIP
Cao su

Tre

Lõi ngô

Gỗ keo

Carbon

Wt %

46,4

46,04

46,51

50,73

Hydrogen

Wt %

5,7

5,74

5,68

5,71

Nitrogen

Wt %

0,2

0,21

0,47

0,57

Sulfur

Wt %

0

0,02

0,09

0,01

Oxygen

Wt %

47,7

46,16

44,13

41,93

Total

Wt %

100

100

100

99,83

1.5.3.

Hàm lượng chất bốc, fixed cacbon (FC) trong nguyên liệu

BẢNG 8: THÀNH PHẦN FC, V, ASH CỦA MỘT SỐ NGUYÊN LIỆU
Cao su

Lõi ngô

Gỗ keo

Ash content

Wt % (dry)

1,1

1,83

3,12

0,80

Volatile matter

Wt % (dry)

88,9

98,05

78,17

85,9

Fixed carbon

Wt % (dry)

10

0,12

18,71

13,79

1.5.4.
•

Tre

Một số đặc tính kĩ thuật khác

Nhiệt trị nguyên liệu
BẢNG 9: NHIỆT TRỊ CỦA MỘT SỐ NHIÊN LIỆU
Than hoa
HHV (MJ/kg)

HHV (MJ/kg)

Cao su

Tre

30,43

16,2

17,7

Rơm

Trấu

Mùn cưa

15,67

15,82

Trang 19

19,39

Lõi ngô
18,25
Viên nén

trấu
15,2

Gỗ keo
18,61
Viên nén
mùn cưa
18,44

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
•

GVHD: PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

Thành phần oxit kim loại trong tro
BẢNG 10: THÀNH PHẦN TRO CỦA MỘT SÔ NHIÊN LIỆU
Stt

Khối lượng
oxit kim loại (%)

Viên nén
mùn cưa

Viên nén
trấu

Trấu

Rơm

Mùn cưa

1

SiO2

34,02

89,78

91,86

71,26

29,24

2

Al2O3

4,99

0,35

0,25

0,67

2,54

3

Fe2O3

7,96

1,01

0,91

0,89

3,99

4

CaO

23,75

2,28

3,13

7,05

36,54

5

MgO

1,99

0,31

0,12

1,46

4,39

6

K2 O

6,07

3,14

1,54

15,62

3,77

7

Na2O

7,40

0,15

0,29

0,98

1,63

8

Không xđ được

11,37

2,21

1,90

2,07

17,90

1.6.

Tổng quan về viên nén gỗ

Viên nén gỗ(wood pallets) là một trong những dạng nhiên liệu sinh khối Biomass.
Nó là quá trình tiền xử lí nhiên liệu Biomass đê tăng hiệu quả sử dụng so với dạng
nhiên liệu thô ban đầu. Việc chuyên từ nhiên liệu sinh khối sang dạng viên nén giúp
tăng hiệu quả sử dụng nhiệt của vật liệu Biomass do hàm lượng ẩm trong vật liệu giảm
xuống.
Viên nén gỗ được sản xuất từ phần gỗ hay phế phẩm gỗ như mùn cưa, các loại gỗ
từ công nghiệp khai thác gỗ hay từ các quá trình chế biến gỗ khác như quá trình làm
đồ gia dụng… Một quá trình chế biến viên nén gỗ cơ bản gồm có quá trình: Thu nhận
nguyên liệu, quá trình nghiền, quá trình sấy đến độ ẩm thích hợp, quá trình nén tạo
viên, làm mát viên nén và quá trình đóng gói bảo quản. Kích thước hình học, khối
lượng riêng hay các chỉ tiêu kĩ thuật khác của viên nén được xác định dựa vào nhà sản
xuất.
Quá trình sản xuất viên nén phát triên mạnh tại các quốc gia Châu Âu vào đầu
những năm 1990 và phát triên sớm tại Bắc Mỹ. Ở Phần Lan, viên nén được nghiên cứu
phát triên từ những năm 1980 nhưng do giá dầu lúc đó thấp hơn và thiếu tính cạnh
tranh nên viên nén đã không thê được ứng dụng. Ngày nay, Viên nén được sử dụng cho
quá trình thu nhiệt cung cấp cho hộ gia đình , cho công nghiệp và các nhà máy nhiệt
điện [3].

Trang 20

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

HÌNH 1: TIÊU THỤ VIÊN NÉN Ở MỘT SỐ KHU VỰC

HÌNH 2: KHẢ NĂNG PHÂN PHỐI CỦA VIÊN NÉN
Nhu cầu về tiêu thụ viên nén ngày càng gia tăng trong những năm tới đặc biệt là

các quốc gia tại Châu Âu, Nhật Bản, Hàn Quốc và khu vực Bắc Mỹ do những tiện lợi
của nó so với nhiên liệu thô ban đầu(nhiệt trị, khối lượng riêng..).
Tổng quan về viên nén gỗ
 Tiêu thụ viên nén trên thế giới năm 2015

Trang 21

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

HÌNH 3: TIÊU THỤ VIÊN NÉN Ở MỘT SỐ KHU VỰC
•

Ưu điêm vượt trội của viên nén so với khi ta đôt trực tiếp biomass

Nếu ta sử dụng viên nén thì quá trình cháy hiệu quả hơn, giảm lượng tro phát thải,
nhiệt trị tính trên một đơn vị khối lượng cũng lớn hơn, hiệu quả cháy cao hơn.
BẢNG 11: SO SÁNH CÁC CHỈ TIÊU CỦA VIÊN NÉN TRẤU VÀ NGUYÊN LIỆU
THÔ
Vật liệu
Vỏ trấu

Đường kính Hàm lượng
trung bình
tro(%)
( mm)
2-3
15-16

Khối lượng Độ ẩm trung Nhiệt
riêng
bình(%)
trị(kJ/kg)
3
(kg/m )
500
12
10-14

Viên nén trấu

8-10

1120

5-6

 Tốc độ tăng trưởng tiêu thụ viên nén sau 10 năm

Trang 22

7-8

15-16

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

HÌNH 4: NHU CÂU TIÊU THỤ VIÊN NÉN TRÊN THẾ GIỚI SAU 10 NĂM
•

Tình hình sản xuất viên nén gỗ công nghiệp tại việt nam

Tại Việt Nam sản xuất viên nén gỗ bắt đầu phát triên vào những năm 2010. Thị
trường chủ yếu mà Việt Nam xuất khẩu tới là thị trường Hàn Quốc. Bắt đầu từ năm
2012 - 2013 Hàn Quốc bắt đầu nhập khẩu viên nén gỗ tại Việt Nam, và cho tới những
năm 2014 thì Việt Nam là nhà cung ứng viên nén số 1 cho Hàn Quốc.
Theo thống kê của hiệp hội viên nén gỗ miền nam thì số doanh nghiệp sản xuất
viên nén gỗ tăng lên nhanh chóng từ năm 2010 với 150 doanh nghiệp cho đến năm
2014 tăng lên đến 400 doanh nghiệp. Tổng năng suất của các doanh nghiệp trong nước
là 200.000 - 300.000 tấn/ năm. Việc tăng lên quá nhanh đã khiến cung vượt cầu do đó
gây nên tình trạng doanh nghiệp bị ép giá, hang tồn kho tăng cao nên khiến hàng loạt
các doanh nghiệp bị đóng cửa. Hơn nữa việc tập chung chủ yếu vào thị trường Hàn
Quốc nên gây rủi ro cao. Chất lượng sản phẩm không đạt yêu cầu về chỉ tiêu kĩ thuật
cũng dẫn đến hàng không xuất khẩu được. Hiện nay tại việt nam chưa có các tiêu
chuẩn về quốc gia cho viên nén. Các doanh nghiệp trong nước sản xuất sản phẩm
thường chưa đáp ứng đủ các điều kiện về tiêu chuẩn của các quốc gia xuất khẩu đến.
Thực tế, tại Việt Nam tiềm lực của các doanh nghiệp không lớn, đa phần là nhỏ lẻ
không liên kết lại với nhau. Lại thiếu chủ động về nguyên liệu nên tính cạnh tranh với
các doanh nghiệp nước ngoài kém. Tại các doanh nghiệp nước ngoài sản xuất viên nén
chủ yếu là các doanh nghiệp trồng rừng vì vậy họ chủ động được nguồn gốc nguyên
liệu và truy xuất được nguồn gốc nên tính cạnh tranh cao hơn(Chứng chỉ FSC về
nguồn gốc của nguyên liệu).
Trang 23

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

Trong những năm tới nhu cầu về nhiên liệu bền vững được chú trọng trong đó có
nhiên liệu biomass. Vì vậy viên nén gỗ là một thị trường tiềm năng đê chú trọng phát
triên. Cần có những chính sách hợp lí về phát triền thị trường, đầu tư cho cải thiện tiêu
chuẩn về chất lượng của viên nén gỗ. Các doanh nghiệp trong nước phải liên kết với
nhau và tập trung vào tiêu thụ viên nén trong thị trương nội địa. Cần có bộ tiêu chuẩn
chất lượng sử dụng cho viên nén về chỉ tiêu chất lượng sản phẩm có thê dựa trên tiêu
chuẩn của các quốc gia phát triên hơn [2], [4].

Trang 24

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

Chương 2:
CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG SẢN
1. Chỉ tiêu chất lượng viên nén gỗ năng lượng

PHẨM VIÊN NÉN GỖ

Viên nén gỗ(wood pallet) là một trong những loại nhiên liệu Biomass. Viên nén
được chế tạo ra từ gỗ hay gỗ phế phẩm như mùn cưa, mùn gỗ bào hay gỗ thừa ra của
các ngành chế tạo đồ gia dụng và các ngành chế biến gỗ khác. Viên nén gỗ có 2 dạng
chính được sử dụng là Wood pallet và Briquettes.
Trong đó:

 Dạng wood pallet được chế tạo với kích thước nhỏ hơn, đường kính từ 6-8 mm,

chiều dài từ 10-30mm. khối lượng riêng trong khoảng từ 650-700(kg/m3).
 Dạng Briquettes được chế tạo với đường kính lớn hơn khoảng 50-80mm. Khối
lượng riêng khoảng 1000kg/m3.
Tiêu chuẩn kĩ thuật là một trong những công cụ giúp quản lí chất lượng sản phẩm
của viên nén. Các tiêu chuẩn của viên nén giúp đảm bảo chất lượng của chúng ở mức
cao. Theo đó, những tiêu chuẩn này sẽ cung cấp những thông tin về tính chất của viên
nén cho khách hàng.
Ở Châu Âu, tiêu chuẩn về viên nén gỗ được tuân theo tiêu chuẩn kĩ thuật EN
14961. Những tiêu chuẩn này được sử dụng trong buôn bán giao thượng giữa các quốc
gia với nhau. Một trong những thông số kĩ thuật quan trọng cho tất cả các nhiên liệu
rắn là độ ẩm(M), kích thước từng phần(D/L), hàm lượng tro. Ví dụ, như độ ẩm của
nhiên liệu được kí hiệu là M10, tức là độ ẩm lớn nhất trong nhiên liệu cho phép là
10%. Ngoài ra còn một số tính chất khác là khối lượng riêng, nhiệt trị…[3]
Viên nén gỗ bắt đầu phát triên mạnh tại Việt Nam vào những năm 2010(150 doanh
nghiệp) cho đến đỉnh điêm là năm 2014(400 doanh nghiệp). Nhưng cho tới nay vẫn
chưa có tiêu chuẩn chung về kĩ thuật cho viên nén ở nước ta. Các doanh nghiệp sản
xuất dựa trên tiêu chuẩn của các quốc gia phát triên nhưng cũng chỉ cung cấp một số
tiêu chuẩn cơ bản cho viên nén mà không có đầy đủ các tiêu chuẩn cho sản phẩm cũng
như các phép thử. Vì vậy, dễ bị ép giá sản phẩm trong quá trình xuất khẩu.
 Chỉ tiêu cơ bản đánh giá chất lượng sản phẩm viên nén gỗ

+Kích thước từng phần(D, L)
+Độ ẩm(W)
+Nhiệt trị, độ Ash, hàm lượng S, Cl
+Hàm lượng kim loại nặng(Cu, Hg, Pb…)
+)Cấu trúc vê tiêu chuẩn của các dạng nhiên liệu tại Châu Âu [5]

Trang 25

THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT VIÊN NÉN GỖ NĂNG SUẤT 70000 TẤNNĂM.

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về