Nghiên cứu đánh giá khả năng thâm nhập của viên nén mùn cưa vào làm chất đốt sinh hoạt trong khu vực dân cư tại Hà Nội

TRƯỜN
G ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KINH TẾ - QUẢN LÝ
---—&—---

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Ngành: Kinh tế và Quản lý
Họ và tên sinh viên: Hoàng Quốc Huy
Lớp, khóa: Kinh tế công nghiệp – Khóa 58

Hà Nội, tháng 6/2017


TRƯỜN
G ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KINH TẾ - QUẢN LÝ
---—&—---

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Kinh tế công nghiệp
Tên đề tài: Nghiên cứu đánh giá khả năng thâm nhập của
viên nén mùn cưa vào làm chất đốt sinh hoạt trong
khu vực dân cư tại Hà Nội
Họ và tên sinh viên: Hoàng Quốc Huy
Lớp, khóa: Kinh tế công nghiệp – Khóa 58
Giáo viên hướng dẫn : PGS. TS. Trần Văn Bình

Hà Nội, tháng 6/2017


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Viện Kinh tế & Quản lý

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

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Hoàng Quốc Huy
Lớp: Kinh tế công nghiệp.
Khóa: 58
Họ và tên giáo viên hướng dẫn: PGS. TS. Trần Văn Bình
1. Tên đề tài tốt nghiệp: Nghiên cứu đánh giá khả năng thâm nhập của viên
nén mùn cưa vào làm chất đốt sinh hoạt trong khu vực dân cư tại Hà Nội.
2. Các số liệu ban đầu: Số liệu về dùng thử sản phẩm; Số liệu về khảo sát
việc sử dụng chất đốt trong sinh hoạt của người dân.
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
Chương 1: Cơ sở lý thuyết về nhiên liệu sinh khối và phương pháp
nghiên cứu.
Chương 2: Nghiên cứu, đánh giá khả năng thay thế viên nén mùn cưa
cho than tổ ong trong khu vực dân cư tại Hà Nội.
Chương 3: Đề xuất một số giải pháp để đưa sản phẩm viên nén mùn cưa
vào sử dụng rộng rãi trong khu vực dân cư tại Hà Nội.
4. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 05/04/2017.
5. Ngày hoàn thành nhiệm vu: 05/06/2017.

Hà Nội, ngày tháng 6 năm 2017
Trưởng Bộ môn

Người hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên: Hoàng Quốc Huy
Lớp: Kinh tế công nghiệp. Khóa: 58
Tên đề tài tốt nghiệp: Nghiên cứu đánh giá khả năng thâm nhập của viên nén mùn
cưa vào làm chất đốt sinh hoạt trong khu vực dân cư tại Hà Nội.
Tính chất của đề tài:
I. Nội dung nhận xét:
1. Tiến trình thực hiện khóa luận: ............................................................................
2. Nội dung của khóa luận:.......................................................................................
 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 khóa luận:......................................................................................
 Hình thức trình bày:...........................................................................................
 Kết cấu của khóa luận:......................................................................................
4. Những nhận xét khác:...........................................................................................
II.

Đánh giá và cho điểm:
 Tiến trình làm khóa luận:

… /20

 Nội dung khóa luận:

…/60

 Hình thức khóa luận:

…/20

Tổng cộng:

…/100 ( Điểm: ….. )

Hà Nội, ngày … tháng 6 năm 2017
Người hướng dẫn


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT
Họ và tên sinh viên: Hoàng Quốc Huy
Lớp: Kinh tế công nghiệp. Khóa: 58
Tên đề tài tốt nghiệp: Nghiên cứu đánh giá khả năng thâm nhập của viên nén mùn
cưa vào làm chất đốt sinh hoạt trong khu vực dân cư tại Hà Nội.
Tính chất của đề tài:
I. Nội dung nhận xét:
1. Nội dung của khóa luận:.........................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................

.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
2. Hình thức của khóa luận:........................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
3. Những nhận xét khác:.............................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................


II.

Đánh giá và cho điểm:
 Nội dung khóa luận: …/80
 Hình thức khóa luận: …/20
Tổng cộng:
…/100 ( Điểm:….)

Hà Nội, ngày … tháng 6 năm 2017
Người duyệt

MỤC LỤ
MỤC LỤC........................................................................................................................... i
DANH MỤC BẢNG BIỂU...............................................................................................iii
DANH MỤC HÌNH VẼ....................................................................................................iv
MỞ ĐẦU............................................................................................................................ 1
1. Tính cấp thiết của đề tài............................................................................................1
2. Tổng quan tình hình nghiên cứu...............................................................................2
3. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu............................................................................2
4. Phạm vi nghiên cứu..................................................................................................3
5. Dữ liệu nghiên cứu...................................................................................................3
6. Phương pháp nghiên cứu..........................................................................................3
7. Đóng góp của đề tài..................................................................................................3
8. Kết cấu của khóa luận...............................................................................................3
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NHIÊN LIỆU SINH KHỐI VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU................................................................................................................... 5
1.1. Tổng quan về năng lượng sinh khối..........................................................................5
1.1.1. Khái niệm và phân loại nhiên liệu sinh khối......................................................5
1.1.2. Công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh khối............................................................8
1.1.3. Các loại bếp sử dụng chất đốt sinh khối...........................................................12
1.1.4. Hiện trạng sử dụng nhiên liệu sinh khối trên thế giới và ở Việt Nam...............17
1.2. Quy trình và phương pháp nghiên cứu...................................................................24
1.2.1. Quy trình nghiên cứu........................................................................................24
1.2.2. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................25
1.3. Các chỉ tiêu đánh giá khả năng thay thế của viên nén mùn cưa cho than tổ ong.....28
TÓM TẮT CHƯƠNG 1 - ĐỊNH HƯỚNG CHƯƠNG 2..................................................29
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THAY THẾ CỦA VIÊN NÉN
MÙN CƯA CHO THAN TỔ ONG TRONG KHU VỰC DÂN CƯ TẠI HÀ NỘI...........30
2.1. Hiện trạng sử dụng chất đốt sinh hoạt tại Việt Nam................................................30

2.1.1. Khái niệm chất đốt...........................................................................................30
2.1.2. Phân loại chất đốt sinh hoạt..............................................................................31
1


2.1.3. Thực trạng sử dụng chất đốt trong sinh hoạt hiện nay......................................34
2.2. Giới thiệu về khu vực khảo sát...............................................................................38
2.3. Tình hình sử dụng than tổ ong tại một số hộ dân quận Hai Bà Trưng và quận Long
Biên............................................................................................................................... 39
2.4. Sự quan tâm của người dân về sản phẩm Viên nén mùn cưa..................................43
2.5. Tính toán lợi ích người dân thu được khi chuyển sang dùng viên nén mùn cưa thay
cho than tổ ong..............................................................................................................46
2.6. Đánh giá khả năng sử dụng viên nén mùn cưa thay thế cho than tổ ong làm chất đốt
sinh hoạt trong khu vực dân cư tại Hà Nội....................................................................49
TÓM TẮT CHƯƠNG 2 - ĐỊNH HƯỚNG CHƯƠNG 3..................................................51
CHƯƠNG 3. ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐỂ ĐƯA SẢN PHẨM VIÊN NÉN MÙN
CƯA VÀO SỬ DỤNG RỘNG RÃI TRONG KHU VỰC DÂN CƯ TẠI HÀ NỘI..........52
3.1. Cải tiến bếp đun viên nén mùn cưa.........................................................................52
3.2. Xây dựng cơ sở phân phối sản phẩm nhiên liệu sinh khối......................................53
3.2.1. Mở rộng mạng lưới giới thiệu, phân phối sản phẩm.........................................53
3.2.2. Xây dựng kho dự trữ sản phẩm........................................................................53
3.3. Nâng cao nhận thức của người dân.........................................................................54
3.4. Chính sách hỗ trợ của chính phủ.............................................................................55
TÓM TẮT CHƯƠNG 3....................................................................................................56
KẾT LUẬN...................................................................................................................... 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................58
PHỤ LỤC......................................................................................................................... 59
PHỤ LỤC 1: PHIẾU KHẢO SÁT TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG......................................59
PHỤ LỤC 2: CÁC PHIẾU KHẢO SÁT MÀ NHÓM THU ĐƯỢC KHI THỰC HIỆN
NGHIÊN CỨU.................................................................................................................60

2


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Đặc tính lý hóa của các sản phẩm nhiên liệu sinh khối.......................................7
Bảng 1.2. Tổng sản lượng năng lượng sinh khối của một số nước qua các năm...............17
Bảng 2.1. Đặc điểm của viên than tổ ong..........................................................................31
Bảng 2.2. Một số hộ dân sử dụng than tổ ong quận Hai Bà Trưng và quận Long Biên.....39
Bảng 2.3. Sự quan tâm của người dân về sản phẩm Viên nén mùn cưa............................43
Bảng 2.4. Phản hồi của các hộ dân sau khi sử dụng bếp...................................................45
Bảng 2.5. Các thông số về viên nén mùn cưa và than tổ ong............................................46
Bảng 2.6. Chi phí khi chuyển đổi từ sử dụng than tổ ong sang viên nén mùn cưa............47
Bảng 2.7. Chi phí nhiên liệu mà các hộ tiết kiệm đươc khi chuyển sang dùng
viên nén mùn cưa.............................................................................................................. 48
Bảng 2.8. Kết quả khảo sát...............................................................................................49

3


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Các sản phẩm nhiên liệu sinh khối......................................................................6
Hình 1.2. Quy trình sản xuất nhiên liệu sinh khối..............................................................8
Hình 1.3. Máy sản xuất viên nén sinh khối.........................................................................9
Hình 1.4. Máy ép củi trấu.................................................................................................10
Hình 1.5. Máy nén thủy lực..............................................................................................11
Hình 1.6. Nguyên lý khí hóa.............................................................................................12
Hình 1.7. Một số bếp được cải tạo để sử dụng củi trấu tại GiaoThủy, Nam Định.............13
Hình 1.8. Bếp đun củi trấu của công ty cổ phần đầu tư Lam An.......................................13
Hình 1.9. Bếp khí hóa hoàn toàn.......................................................................................14

Hình 1.10. Sơ đồ nguyên lý của bếp khí hóa hoàn toàn....................................................15
Hình 1.11. Sơ đồ cấu tạo của bếp khí hóa không hoàn toàn..............................................16
Hình 1.12. Một số loại bếp đun viên nén..........................................................................16
Hình 1.13. Quy trình nghiên cứu, đánh giá.......................................................................24
Hình 2.1. Một số loại chất đốt chính.................................................................................30
Hình 2.2. Các dạng chất đốt sinh hoạt...............................................................................31
Hình 2.3. Bếp đun than.....................................................................................................32
Hình 2.4. Bếp đun gas.......................................................................................................33
Hình 2.5. Tỉ trọng tiêu thụ năng lượng theo ngành...........................................................34
Hình 2.6. Sử dụng nhiên liệu rắn tỷ lệ nghịch với thu nhập (%).......................................35
Hình 2.7. Tỷ trọng sử dụng các loại nhiên liệu trong sinh hoạt tại Việt Nam....................35
Hình 2.8. Sử dụng nhiên liệu rắn theo khu vực (%)..........................................................36
Hình 2.9. Chi phí nhiên liệu bình quân cho mỗi bữa ăn....................................................36

4


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Năng lượng là một phần không thể thiếu được trong cuộc sống .Tất cả mọi hoạt
động đều cần phải sử dụng đến năng lượng, từ sinh hoạt hàng ngày đến giao thông đi lại,
sản xuất hàng hóa,… Hiện nay, nguồn năng lượng đang được sử dụng chủ yếu đó là năng
lượng hóa thạch, như than đá, dầu mỏ, khí đốt,… Chúng đã được con người tìm ra và sử
dụng từ rất lâu. Những nguồn năng lượng này đã góp phần rất lớn vào sự phát triển của xã
hội, nâng cao chất lượng cuộc sống của con người.
Một trong những lĩnh vực sử dụng nhiều năng lượng hóa thạch nhất, đó chính là
trong dân dụng sinh hoạt. Chúng được dùng chủ yếu làm nhiên liệu đun nấu thức ăn. Ưu
điểm của loại nhiên liệu này là giá rất rẻ, có thể mua được tại rất nhiều các nguồn cung
cấp khác nhau.
Tuy nhiên, do khai thác và sử dụng quá mức, những nguồn năng lượng này đang

dần cạn kiệt. Theo dự báo của các nhà khoa học, với tốc độ khai thác và sử dụng hiện tại,
lượng dầu mỏ trên thế giới sẽ chỉ đủ dùng trong khoảng từ 32 đến 42 năm tới, lượng than
đá khai thác hiện tại cũng chỉ đáp ứng được 60% nhu cầu và đang tiếp tục giảm.
Việc khai thác năng lượng hóa thạch cũng gây hủy hoại môi trường tự nhiên, phá
hủy hệ sinh thái. Hơn nữa, trong quá trình sử dụng, chúng tạo ra rất nhiều khí độc hại như
CO, CO2, SO2,…Chúng gây ảnh hưởng xấu tới sức khỏe của người sử dụng, gây ra các
căn bệnh liên quan đến đường hô hấp, ung thư,…Đây cũng chính là các tác nhân trực tiếp
gây ra hiệu ứng nhà kính khiến trái đất nóng lên, kéo theo đó là hàng loạt những thảm họa
tự nhiên như thiên tai, bão lũ,...
Việt Nam là một trong những nước chịu ảnh hưởng lớn nhất của biến đổi khí hậu.
Trước thực trạng này, chúng ta cần phải tìm ra những nguồn năng lượng thay thế mới, ít
tạo ra khí thải độc hại. Đó là một trong những biện pháp thiết yếu để giảm thiểu những tác
động tiêu cực của tình trạng trái đất nóng lên.
Những nguồn năng lượng thay thế được sử dụng nhiều nhất hiện nay đó là năng
lượng mặt trời, năng lượng gió,...Tuy nhiên để có thể sử dụng được những loại năng
lượng này thì cần phải có một chi phí đầu tư rất lớn cùng một đội ngũ nhân lực có trình độ
cao để quản lý, vận hành và không phải khu vực nào cũng có thể sử dụng được. Với điều
kiện của nước ta hiện nay, đây không phải là lựa chọn hàng đầu.
Việt Nam là một nước nông nghiệp, có truyền thống trồng lúa nước từ lâu đời.
Diện tích đất nông nghiệp của nước ra là 262.805 km2, chiếm 79,4% diện tích cả nước.
Sau mỗi vụ thu hoạch, các phụ phẩm nông nghiệp như rơm rạ, vỏ trấu, bã mía, lõi ngô,…
bị bỏ lại rất lớn. Chúng thường được phơi khô và dùng làm nhiên liệu đun nấu hàng ngày
của các hộ dân ở vùng nông thôn. Tuy nhiên, trong quá trình sử dụng, nhiệt lượng mà
chúng tạo ra không cao và quá trình đốt cũng sinh ra rất nhiều khí độc hại. Việc dự trữ,
bảo quản chúng cũng gặp nhiều khó khăn.
Hơn nữa hiện nay, do mức sống của người dân ngày càng được tăng lên, một số
vùng, người dân không còn thu gom các phụ phẩm nông nghiệp này làm chất đốt sinh

1

hoạt nữa mà thường đốt bỏ ngay tại ruộng. Điều này ảnh hưởng rất lớn tới môi trường
sống và gây ra một sự lãng phí rất lớn.
Chìa khóa để giải quyết thực trạng đó là sử dụng các phụ phẩm nông nghiệp chế
biến thành nhiên liệu sinh khối. Chúng sẽ được trải qua quá trình biến đổi lý hóa giúp làm
tăng nhiệt lượng, giảm thiểu các thành phần gây ô nhiễm, đồng thời giúp cho việc vận
chuyển, bảo quản trở nên dễ dàng hơn. Hiện nay, có rất nhiều doanh nghiệp đã sản xuất
được các sản phẩm này.
Tuy nhiên, vì đây là một sản phẩm mới nên người dân vẫn chưa biết đến nhiều.
Hơn nữa, họ cũng đã quen thuộc với việc sử dụng các nguồn năng lượng hóa thạch như
than, dầu,…Do đó, việc thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch bằng nhiên liệu sinh
khối sẽ gặp rất nhiều khó khăn và thách thức.
Dựa vào những cơ sở trên cùng các kiến thức đã học được từ chuyên ngành Kinh
tế Năng lượng, em đã quyết định thực hiện đề tài khoa học :” Nghiên cứu khả năng sử
dụng nhiên liệu sinh khối làm chất đốt sinh hoạt trong khu vực dân cư tại Việt Nam”.

2. Tổng quan tình hình nghiên cứu
Nhiện liệu sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp đã có mặt trên thị trường từ lâu. Rất
nhiều quốc gia trên thế giới đã sản xuất được và chúng được sử dụng trong rất nhiều
ngành, lĩnh vực khác nhau.
Tại Việt Nam cũng có nhiều cơ sở, doanh nghiệp sản xuất nhiên liệu sinh khối từ
phụ phẩm nông nghiệp như công ty:
 Cổ phần đầu tư Lam An ( Phòng 503, tòa CT5B, Mễ Trì Thượng, đường Đại Lộ
Thăng Long – Hà Nội).
 Công ty Cổ phần đầu tư và kinh doanh tổng hợp Thương Thảo (số 19 Trần Anh
Tông, phường Nguyễn Văn Cừ, Quy Nhơn, Bình Định)…
Tuy nhiên, hiện tại, ở Việt Nam, vẫn chưa có một cá nhân, tổ chức nào đứng ra
nghiên cứu, đánh giá khả năng sử dụng nhiên liệu sinh khối làm chất đốt sinh hoạt trong
các khu vực dân cư .

3. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu
 Đối tượng nghiên cứu:
 Hiện tại nhiên liệu sinh khối có 2 dạng : Biogas ( nhiên liệu sinh khối dạng
khí) và Biomass ( nhiên liệu sinh khối dạng rắn). Mỗi dạng được sản xuất từ
rất nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau. Tuy nhiên, trong phạm vi đề tài, em sẽ
tập trung vào nghiên cứu vào một dạng, đó là Biomass được sản xuất từ phụ
phẩm nông nghiệp, với 3 sản phẩm cụ thể là : Viên nén mùn cưa, Củi trấu ép,
Củi mùn cưa ép.
 Mục tiêu nghiên cứu:
 Tìm hiểu được tình hình sử dụng chất đốt trong dân dụng sinh hoạt hiện nay.
 Đánh giá được khả năng thay thế năng lượng hóa thạch của các nhiên liệu sinh
khối.

2


4. Phạm vi nghiên cứu
Do hạn chế về thời gian nghiên cứu, em đã quyết định thực hiện khảo sát, nghiên
cứu các hộ dân sử dụng than tổ ong tại một số phường của Hà Nội: Phường Bách Khoa và
phường Bạch Mai, quận Hai Bà Trưng và quận Long Biên.

5. Dữ liệu nghiên cứu




Dữ liệu nghiên cứu thu được từ quá trình đi khảo sát thực tế.
Các dữ liệu được cung cấp khi thực tập tại công ty Lam An.
Các dự liệu thu thập được từ các bài báo, bài nghiên cứu khoa học có liên
quan đến đề tài nghiên cứu.

6. Phương pháp nghiên cứu
 Phương pháp thu thập số liệu:
 Phương pháp phỏng vấn: Phỏng vấn các hộ dân sử dụng than tổ ong tại quận
Hai Bà Trưng và quận Long Biên về việc sử dụng than tổ ong trong đun nấu,
sinh hoạt hàng ngày của họ.
 Phương pháp phiếu câu hỏi: Nhằm thu thập các thông tin từ các hộ sử dụng
than tổ ong theo các tiêu chí nhất định.
 Phương pháp phân tích số liệu:
 Phương pháp phân tích tĩnh: Xác định những ưu nhược điểm của nhiên liệu
sinh khối so với than tổ ong.
 Phương pháp phân tích hoàn vốn: Xác định thời gian hoàn vốn của hộ sử dụng
nếu đầu tư, sử dụng nhiên liệu sinh khối.

7. Đóng góp của đề tài
Việc sử dụng các nguồn năng lượng hóa thạch đang gây ảnh hưởng tiêu cực đến
môi trường sống. Việc thay thế chúng bằng các nhiên liệu sinh khối sẽ mang lại những lợi
ích to lớn.
Tuy nhiên, rất nhiều người dân chưa ý thức được điều này. Qua bài bài phân tích
này, em sẽ giúp mọi người hiểu hơn về nhiên liệu sinh khối, những lợi ích mà chúng
mang lại và cách thức sử dụng những sản phẩm này sao cho đạt được lợi ích và hiệu quả
lớn nhất.

8. Kết cấu của khóa luận
Bài khóa luận bao gồm 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lý thuyết về nhiên liệu sinh khối và phương pháp nghiên cứu
Chương này nhằm mục đích giới thiệu về nhiên liệu sinh khối, công nghệ sản xuất,
sử dụng, ưu nhược điểm so với năng lượng hóa thạch.
Chương 2: Nghiên cứu, đánh giá khả năng thay thế viên nén mùn cưa cho than tổ ong
trong khu vực dân cư tại Hà Nội

3


Chương này tiến hành nghiên cứu, khảo sát việc sử dụng chất đốt sinh hoạt tại các
khu dân cư. Sau khi thu thập số liệu sẽ tiến hành phân tích, đánh giá.
Chương 3: Đề xuất một số giải pháp để đưa sản phẩm viên nén mùn cưa vào sử dụng
rộng rãi trong khu vực dân cư tại Hà Nội
Trình bày các kiến nghị và giải pháp để có thể đưa sản phẩm nhiên liệu sinh khối
vào sử dụng rộng rãi trong các khu vực dân cư.

4


CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THYẾT VỀ NHIÊN LIỆU SINH KHỐI VÀ CHẤT ĐỐT SINH HOẠT

CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NHIÊN LIỆU SINH KHỐI
VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về năng lượng sinh khối
1.1.1. Khái niệm và phân loại nhiên liệu sinh khối
Nhiên liệu sinh khối là một thuật ngữ có ý nghĩa bao hàm rất rộng dùng để mô tả
các vật chất có nguồn gốc sinh học có thể được sử dụng như một nguồn nhiên liệu. Nó
được cấu tạo chủ yếu từ các hidrocacbon ( CxHyOz,…).
Hiện tại, nhiên liệu sinh khối được tạo thành từ hai nguồn:
 Từ thực vật ( Các bộ phận của thực vật như thân cây, lá cây,…).
 Từ các loài động vật (chất thải động vật).
Các dạng nhiên liệu này thường được sử dụng thông qua quá trình đốt, tạo ra nhiệt
lượng. Trong đó, nhiên liệu sinh khối từ thực vật có thể đốt trực tiếp, còn từ động vật thì
phải qua quá trình biến đổi mới sử dụng được.
Một số dạng nhiên liệu sinh khối đang được sử dụng hiện nay:

 Phụ phẩm từ quá trình sản xuất nông nghiệp: Sau quá trình thu hoạch, các bộ
phận của cây trồng sẽ được bỏ lại như rơm rạ, vỏ trấu, lõi ngô,... Chúng có thể
được sử dụng bằng cách đốt trực tiếp, hoặc có thể chế biến thêm thành các dạng
khác để sử dụng.
 Chất thải từ động vật: Trong quá trình chăn nuôi gia súc ( đặc biệt là nuôi heo),
chất thải của chúng sẽ được thu gom lại. Chúng sẽ được trải qua quá trình biến
đổi yếm khí để tạo ra các chất khí có thể đốt được như metan ( CH 4), etan
( C2H6)…
 Chất thải sinh hoạt của con người: Các hoạt động hàng ngày của con người phát
sinh ra rất nhiều loại chất thải khác nhau, một trong số đó có thể được tái chế
làm nhiên liệu sinh khối. Tiêu biểu đó là rác thải sinh hoạt. Chúng sẽ được sấy
khô và dùng làm nhiên liệu trong các nhà máy điện rác.
Tuy có nguồn gốc từ nhiều nguồn khác nhau, nhưng thành phần chính của nhiên
liệu sinh khối đều bao gồm:
 Chất bốc: Là thành phần dễ bay hơi (trừ nước) và là chất cháy đầu tiên.
 Chất cốc: Hay còn được gọi là Cacbon cố định, là phần không bay hơi nhưng
cháy được, chiếm phần lớn trong năng lượng
 Tro: Là phần không cháy cũng không bay hơi được và còn lại sau quá trình cháy
 Độ ẩm: Là hàm lượng nước có trong năng lượng, làm giảm hiệu suất của quá
trình cháy. Mỗi loại chất đốt lại có độ ẩm khác nhau.
Sinh khối là loại năng lượng đầu tiên mà con người sử dụng vì theo nguồn gốc của
sinh khối, nguồn nguyên nhiên liệu để tạo ra chúng có ở khắp nơi trên Trái Đất. Trong
phần tiếp theo, chúng em xin phép đi vào tìm hiểu về công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh
khối, cụ thể là các nhiên liệu sinh khối có nguồn gốc từ các phụ phẩm nông nghiêp.
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

5


CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THYẾT VỀ NHIÊN LIỆU SINH KHỐI VÀ CHẤT ĐỐT SINH HOẠT



Một số loại sản phẩm nhiên liệu sinh khối được sản xuất từ phụ phẩm
nông nghiệp

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều sản phẩm nhiên liệu sinh khối được sản xuất
từ phụ phẩm nông nghiệp, trong đó nổi bật nhất là 3 loại sản phẩm:
 Củi mùn cưa ép.
 Củi trấu ép.
 Viên nén mùn cưa.
Trong đó, giá mua tại cơ sở sản xuất của các sản phẩm nhiên liệu sinh khối này là:
 Viên nén mùn cưa: 2.500 đồng/kg.
 Củi trấu ép: 1.500 đồng/kg.
 Củi mùn cưa ép: 1.900 đồng/kg.
Tùy theo khối lượng mà khách hàng đặt mua hoặc quãng đường vận chuyển, giá cả
của các sản phẩm này sẽ được điều chỉnh cho phù hợp.

a)

b)

c)
Hình 1.1. Các sản phẩm nhiên liệu sinh khối
a) Củi trấu ép
b) Củi mùn cưa ép
c) Viên nén mùn cưa

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

6


CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THYẾT VỀ NHIÊN LIỆU SINH KHỐI VÀ CHẤT ĐỐT SINH HOẠT

Dưới đây là các đăc tính lý hóa của các sản phẩm này.
Bảng 1.1. Đặc tính lý hóa của các sản phẩm nhiên liệu sinh khối
STT

Các đặc tính

1

Nguyên liệu sản
xuất

2

Củi mùn cưa ép

Củi trấu ép

Viên nén mùn cưa

Mùn cưa

Vỏ trấu

Mùn cưa

Nhiệt lượng
(Kcal/kg)

4.600 -4.800

3.800 – 4.200

4.600

3

Độ ẩm ( %)

10 -15

10

8

4

Độ tro ( %)

<2

8 – 13

1,5

5

Hàm lượng chất
bốc ( %)

64

60

6

Hàm lượng
Cacbon ( %)

16,04

7

Hàm lượng Lưu
huỳnh (%)

<0,13

8

Đặc tính vật lý

- Đường kính:
90mm.
- Chiều dài: 200300mm

- Đường kính:
60 - 90mm.
- Chiều dài:
200-1000mm

- Đường kính: 6 –
8 mm.
- Chiều dài: 10 –
50 mm

( Nguồn: Công ty cổ phần đầu tư Lam An)
Mỗi loại sản phẩm được sản xuất ra, tuy có các đặc tính lý hóa khác nhau, nhưng
chúng đều được sử dụng trong những mục đích giống nhau:
 Được dùng làm nguyên liệu đun nấu thức ăn hàng ngày trong các hộ dân dụng sinh
hoạt.
 Sử dụng cho các thiết bị công nghiệp, dân dụng, chủ yếu là làm nhiên liệu cho lò
hơi, qua đó tạo ra hơi để:
+ Sử dụng giặt là trong xưởng may.
+ Hấp, sấy, thanh trùng, tiệt trùng trong các nhà máy thưc phẩm.
+ Sử dụng trong nấu ăn họ gia đình bình thường hay nấu ăn trong công nghiệp.
+ Sử dụng ở bể bơi bốn mùa, máng nước nóng cho khu vui chơi, và các khu
nhà hàng khách sạn, trường học hay các khu phục hồi chức năng ở bệnh viện.
+ Sử dụng trong các hệ thống làm bún, phở, bánh ướt và các loại thực phẩm
khác.

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

7

CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THYẾT VỀ NHIÊN LIỆU SINH KHỐI VÀ CHẤT ĐỐT SINH HOẠT

 Sử dụng thay thế rơm, rạ, trấu để lót chuồng trại, trang trại ( nuôi gà, lợn, bò,
trâu,vv..).Tận dụng phần tro sau khi đốt xong để làm phân bón.

1.1.2. Công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh khối
1.1.2.1. Tổng quan về công nghệ sản xuất
Có nhiều loại sản phẩm nhiên liệu sinh khối được sản xuất từ phụ phẩm nông
nghiệp, với hình dạng, đặc tính lý hóa khác nhau. Do đó cũng có nhiều công nghệ khác
nhau để sản xuất ra chúng. Hiện nay, những sản phẩm này gồm hai loại chính là: Củi sinh
khối và Viên nén sinh khối. Các loại nhiên liệu này được sản xuất từ các dây truyền công
nghệ với nguyên liệu đầu vào khác nhau. Tuy nhiên, quy trình chung để sản xuất chúng
gồm ba công đoạn:

Sấy

Nghiền

Nén

Hình 1.2. Quy trình sản xuất nhiên liệu sinh khối
 Công đoạn 1: Sấy khô nguyên liệu
+ Các loại phụ phẩm nông nghiệp trong tự nhiên thường có độ ẩm rất cao, khi
đốt sẽ tạo ra nhiều khói và làm giảm hiệu suất. Chính bởi vậy trước khi đưa
vào sản xuất chất đốt sinh khối ta cần phải loại bỏ tối đa độ ẩm có trong
nguyên liệu.
+ Độ ẩm có thể được loại bỏ thông qua quá trình phơi sấy tự nhiên và sấy bằng
máy. Nguyên liệu đạt yêu cầu thường có độ ẩm nhỏ hơn 15%
 Công đoạn 2: Nghiền nguyên liệu
+ Trước khi được nén tạo hình thì nguyên liệu phải được nghiền nhỏ tới kích

thước thích hợp (thường nhỏ hơn 1 mm). Các loại phụ phẩm nông nghiệp
thường có kích thước không giống nhau nên quá trình nghiền sẽ giúp tạo ra
sản phẩm đồng đều về hình dạng cũng như chất lượng.
 Công đoạn 3: Nén
+ Nguyên liệu sau khi được sấy và nghiền nhỏ sẽ được đưa vào máy nén tạo
hình. Tùy thuộc vào hình dạng yêu cầu của chất đốt mà công đoạn nén sẽ
khác nhau.
Tùy thuộc vào từng loại sản phẩm mà các công đoạn trên có thể thay đổi sao cho
phù hợp. Phần tiếp theo, em xin trình bày cụ thể các công nghệ đang được áp dụng để sản
xuất 2 loại nhiên liệu sinh khối: Viên nén sinh khối và Củi sinh khối.

1.1.2.2. Công nghệ sản xuất viên nén sinh khối
Viên nén sinh khối thường được sản xuất từ mùn cưa, dăm bào có kích thước nhỏ
(đường kính khoảng 6-8 mm, độ dài từ 3-4 cm)

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

8


CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THYẾT VỀ NHIÊN LIỆU SINH KHỐI VÀ CHẤT ĐỐT SINH HOẠT

Do kích thước sản phẩm nhỏ nên viên nén sinh khối cần được nén dưới áp lực cao.
Hàm lượng chất kết dính lignin trong mùn cưa không lớn nên trước khi nén ta cần pha
trộn các loại chất phụ gia để tăng chất lượng sản phẩm. Phụ gia thường được sử dụng là
bột gao hoặc bột ngô.
 Nguyên lý hoạt động
Nguyên liệu được ép qua các ống khuôn có kích thước nhỏ bằng vừa đúng kích
thước viên nén, các ống khuôn đều được gia nhiệt (đốt nóng) để tăng thêm nhiệt lượng
cho mỗi viên nén được sản xuất, nguyên liệu được ép xuống các khuôn bằng con lăn,

Công nghệ này bao gồm 2 quá trình: Quá trình nén và quá trình gia nhiệt.
 Nguyên liệu sẽ được nghiền nhỏ, sau đó được trải lên một mặt phẳng có những
lỗ nhỏ.
 Một con lăn lớn sẽ lăn trên bề mặt đó, nén nguyên liệu xuống những lỗ nhỏ.
 Mặt phẳng này đồng thời được đốt nóng để gia nhiệt cho nguyên liệu.
 Nguyên liệu sẽ được nén qua các lỗ nhỏ và tạo thành hình viên nén.
 Chi phí đầu tư và vận hành
Tùy thuộc vào công suất của máy nén mà chi phí đầu tư thiết bị sẽ khác nhau. Với
quy mô sản xuất nhỏ, khoảng 1 tấn/h, máy do Việt Nam sản xuất thì các chi phí như sau:
 Chi phí đầu tư thiết bị khoảng 200.000.000 đồng.
 Công suất thiết bị là 150 KW.
 Mặt bằng sản xuất yêu cầu: 1000m2.
 Nhân công vận hành: 5 người bao gồm nhiệm vụ vận chuyển nguyên liệu, vận
hành máy, đóng bao.

Hình 1.3. Máy sản xuất viên nén sinh khối
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

9


CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THYẾT VỀ NHIÊN LIỆU SINH KHỐI VÀ CHẤT ĐỐT SINH HOẠT

1.1.2.3. Công nghệ sản xuất củi sinh khối
Củi sinh khối hiện nay thường được sản xuất từ mùn cưa và trấu, có đường kính
60-80 mm, độ dài 40-50 cm. Tùy thuộc vào nguyên liệu đầu vào mà công nghệ sản xuất
khác nhau. Nếu nguyên liệu là trấu thì dùng công nghệ nén trục vít; nguyên liệu là mùn
cưa thì sử dụng công nghệ nén thủy lực.
a) Công nghệ sản xuất củi trấu
Củi trấu được sản xuất từ trấu có độ ẩm nhỏ hơn 15%, được nén với công nghệ trục

vít.
 Nguyên lý hoạt động
Nguyên liệu sơ cấp sau khi được sấy khô sẽ được đưa vào một hệ thống quay bởi
trục vít ngang. Nguyên liệu được ép thành hình trụ qua trục vít. Tại đây củi trấu sẽ được
gia nhiệt qua ống côn bằng điện trở, chính giai đoạn này ở vỏ trấu tiết ra chất lignin là
chất kết dính chính của củi trấu. Qua giai đoạn này củi trấu sẽ chắc hơn và có nhiệt lượng
cao hơn.
 Mội số lưu ý khi sử dụng công nghệ nén trục vít








Củi trấu thanh có lỗ ở giữa để thoát ẩm trong quá trình gia nhiêt. Tuy nhiên ở một vài
trường hợp, trong quá trình nén thì lỗ thoát hơi ẩm bị bít lại khiến cho củi trấu thanh ở
đầu nòng sẽ bay ra kèm theo tiếng nổ, vận tốc của thanh củi bay ra là rất lớn nên rất dễ
gây ra nguy hiểm đối với con người . Do đó khí lắp đặt các loại máy ép củi trấu thì phải
quay đầu máy vào tường để không gây nguy hiểm cho con người khi xảy ra sự cố.
Do hàm lượng silic trong trấu rất cao nên rất dễ gây bào mòn cho cánh trục vít. Vì vậy
mà phải thường xuyên thực hiện bảo dưỡng cho trục vít bằng cách dùng que hàn chuyên
dùng hàn đắp lại .
Đối với máy ép trấu có nòng ép dài thì sau khi đắp cánh vít xong là có thể đưa vào chạy
được, nhưng năng suất lúc đấy giảm đi một phần tư, sau một giờ đồng hồ thì chỉnh lại thì
máy đạt 100% sản lượng.
Đối với máy ép củi trấu có nòng ngắn thì các cánh vít khi đắp xong phải được mài lại cho
nhẵn trước khi đưa vào chạy máy.

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

10


CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THYẾT VỀ NHIÊN LIỆU SINH KHỐI VÀ CHẤT ĐỐT SINH HOẠT

Hình 1.4. Máy ép củi trấu
Tùy thuộc vào công suất đặt mà chi phí đầu tư của các loại máy sản xuất củi trấu là
khác nhau.
Ví dụ với máy ép có công suất là 2 tấn/h thì:





Chi phí đầu tư vào khoảng 350 triệu (Máy do Việt Nam sản xuất).
Công suất điện là 3 KW.
Nhân công vận hành gồm 3 người.
Mặt bằng nhà xưởng rộng khoảng 500m2.

b) Công nghệ sản xuất củi mùn cưa
Do đặc tính của mùn cưa là độ ẩm cao, chất lignin để kết dính có hàm lượng ít. Vì
vậy, để sản xuất củi mùn cưa thì công nghệ nén pittong thủy lực là tối ưu nhất.
Máy ép củi thủy lực thường thiết kế dạng trục ngang, cho khả năng ép nén công
suất lớn.
 Nguyên lý hoạt động
Máy nén thủy lực được chế tạo và hoạt động dựa trên định luật truyền áp suất trong
chất lỏng, chỉ cần tác động lực nhỏ, nó có thể sản sinh một áp lực vô cùng lớn, giúp nén
ép hiệu quả các loại củi trấu với năng suất cực cao.

Nguyên liệu sẽ được đưa vào khuôn. Sau đó pittong máy ép sẽ nén xuống để ép
chặt nguyên liệu vào thành dạng thanh dài.

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

11


CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THYẾT VỀ NHIÊN LIỆU SINH KHỐI VÀ CHẤT ĐỐT SINH HOẠT

Hình 1.5. Máy nén thủy lực
c) So sánh giữa công nghệ nén trục vít và nén thủy lực




Công nghệ trục vít tiêu hao nhiều nhiên liệu hơn vì công nghệ này vừa phải sử dụng trục
quay để nén (cơ năng) và trục vít để gia nhiệt (nhiệt năng)
Công nghệ pittong có chi phí đầu tư cao gấp 5 lần so với công nghệ trục vít nhưng lượng
nhiên liệu tiêu hao để sản xuất củi lại giảm đi đáng kể.
Công nghệ pittong thủy lực có độ tự động hóa cao, vận hành đơn giản, tiêu tốn ít nhân
công hơn.

1.1.3. Các loại bếp sử dụng chất đốt sinh khối
Chất đốt sinh khối gồm nhiều loại khác nhau. Một số có thể sử dụng thông qua các
loại bếp đun truyền thống như: củi trấu,củi mùn cưa. Một số loại có kích thước nhỏ như
viên nén mùn cưa lại cần có các loại bếp chuyên dụng để phản ứng cháy xảy ra với hiệu
suất cao nhất.
Nguyên lý chung của các loại bếp đốt nhiên liệu sinh khối là nguyên lý khí hóa.
“Khí hóa là biến đổi năng lượng rắn hoặc lỏng thành năng lượng khí (chất bốc) và đốt

cháy chúng để giải phóng năng lượng. Trong quá trình khí hóa, chất đốt được gia nhiệt
đến một nhiệt độ cao, dẫn đến thay đổi tính chất vật lý và hóa học, tạo ra các sản phẩm dễ
bay hơi như CO, H2, CH4.” .
To, P
Nhiên liệu
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

To
CO, H2, CH4

Nhiệt lượng
12


CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THYẾT VỀ NHIÊN LIỆU SINH KHỐI VÀ CHẤT ĐỐT SINH HOẠT

Khí hóa
Hình 1.6. Nguyên lý khí hóa

1.1.3.1. Các loại bếp sử dụng củi sinh khối
Củi trấu và củi mùn cưa là sản phẩm chất đốt sinh khối có kích thước lớn, độ bén
cao, có thể sử dụng trực tiếp bằng các loại bếp đun than truyền thống hoặc sử dụng các
loại bếp chuyên dụng để đạt hiệu suất cao hơn.
Bếp đun thường có dạng hình trụ tròn, miệng bên trên hở, có hệ thống kiềng đề đỡ
xoong, nồi. Gần bên dưới đáy có một lỗ thông khí để cung cấp không khí cho quá trình
cháy. Chúng ta có thể sử dụng quạt khò để ngọn lửa cháy mạnh hơn.
 Nguyên lý hoạt động
Nguyên liệu sẽ được cho vào lòng bếp, sau đó được nhóm lửa. Không khí sẽ được
cung cấp thông qua lỗ thông khí bên dưới. Quá trình cháy diễn ra và tạo ra nhiệt lượng.
Do củi sinh khối có kích thước lớn nên khi sử dụng sẽ thường được đập nhỏ ra để

tiện sử dụng và cũng giúp tăng hiệu quả của quá trình cháy.
Khác với việc đốt than – than có thể cháy trong thời gian dài mà không cần thay,
củi sinh khối cháy rất nhanh và đòi hỏi phải thay liên tục. Do đó, khi sử dụng các loại bếp
có sẵn, ta nên cải tạo một phần bếp để nâng cao hiệu quả sử dụng. Ví dụ như mở rộng
lòng bếp để xếp được nhiều chất đốt, giúp giảm thiểu tối đa số lần thay năng lượng, hoặc
xây viền bao xung quanh trên mặt bếp để ngăn hiện tượng bức xạ nhiệt ra môi trường bên
ngoài làm giảm hiệu suất. Tùy vào điều kiện cũng như nhu cầu sử dụng, các hộ gia đình
có thể cải tạo bếp sao cho phù hợp.
Ngoài ra, trên thị trường hiện nay cũng sản xuất một số loại bếp được thiết kế riêng
để sử dụng củi sinh khối, đa phần chúng được áp dụng nguyên lý khí hóa. Các loại bếp
này được thiết kế với công suất khác nhau phù hợp với từng nhu cầu sử dụng.
So với các loại bếp truyền thống thì bếp đun chuyên dụng có hiệu suất cao hơn do
được áp dụng nguyên lý khí hóa, nhiệt năng ít bị thất thoát ra bên ngoài. Tuy nhiên chi phí
đầu tư của các loại bếp này là khá cao.

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

13


CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THYẾT VỀ NHIÊN LIỆU SINH KHỐI VÀ CHẤT ĐỐT SINH HOẠT

Hình 1.7. Một số bếp được cải tạo để sử dụng củi trấu tại GiaoThủy, Nam Định

Hình 1.8. Bếp đun củi trấu của công ty cổ phần đầu tư Lam An
(Bếp Lam An-03 có thể đun được 20kg củi trấu phù hợp cho việc nấu ăn quy mô lớn, nấu
rượu, đun thức ăn cho gia súc… Với giá bán hiện nay trên thị trường là 1.200.000
đồng/bếp)

1.1.3.2. Các loại bếp đun viên nén sinh khối

Viên nén sinh khối được làm chủ yếu từ mùn cưa, dăm bào, bã mía…, được nén
với kích thước nhỏ thích hợp cho việc sử dụng trong gia đình để nấu ăn, đun nước nóng…
Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại bếp thiết kể để sử dụng viên nén sinh khối.
Nguyên lý chung của các loại bếp này đều là nguyên lý khí hóa. Có hai loại bếp chính
hiện nay là bếp khí hóa hoàn toàn và khí hóa không hoàn toàn.
a) Bếp khí hóa hoàn toàn
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

14


CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THYẾT VỀ NHIÊN LIỆU SINH KHỐI VÀ CHẤT ĐỐT SINH HOẠT

Khí hóa hoàn toàn tức là toàn bộ nhiên liệu tham gia phản ứng cháy đều được
chuyển thành chất bốc. Ưu điểm của các loại bếp này là hiệu suất cao, lượng tro còn lại
thấp, tiêu hao ít năng lượng tuy nhiên chi phí đầu tư khá lớn.
Cấu tạo của bếp khí hóa hoàn toàn gồm 4 bộ phận chính:
 Bình chứa nhiên liệu (hay còn gọi là lò sinh gas): Là nơi nạp năng lượng và đốt
yếm khí gây phản ứng ô-xy hóa ở nhiệt độ cao sinh ra các chất bốc.



Bếp đốt: Dùng để đốt cháy chất bốc tạo ra nhiệt lượng
Hệ thống ống van để khống chế tỉ lệ chất bốc và không khí giúp điều chỉnh ngọn
lửa theo ý muốn.



Quạt thổi gió để cung cấp một lượng không khí mới vừa đủ để duy trì sự cháy yếm
khí ở dưới đáy lò, tạo phản ứng ô-xy hóa sinh ra chất bốc trong nồi lò.

1
3

4
2
Hình 1.9. Bếp khí hóa hoàn toàn
1. Bình chứa nhiên liệu

2. Bếp đốt

3. Hệ thống ống van

4. Quạt thổi gió

Tùy dung tích bình chứa mà giá bán các loại bếp này dao động từ 2-3 triệu
đồng/bếp.
 Nguyên lý hoạt động của bếp

Buồng khí hóa
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Bếp đun

15