BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-------------------
TRẦN NGỌC VÂN
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC MÔ TẢ QUÁ TRÌNH
KHÍ HÓA TRẤU TRONG HỆ THỐNG TẦNG SÔI TUẦN HOÀN
Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Người hướng dẫn khoa học
TS. NGUYỄN ĐẶNG BÌNH THÀNH
Hà Nội - Năm 2017
MỤC LỤC
LI CM ƠN ............................................................................................................. 1
LI CAM ĐOAN ....................................................................................................... 2
DANH MC CC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ................................................. 3
DANH MC CC BNG .......................................................................................... 9
DANH MC CC HNH VẼ, Đ TH ................................................................... 10
MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 11
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NHIÊN LIỆU VỎ TRẤU VÀ CÔNG NGHỆ KHÍ
HÓA .......................................................................................................................... 12
1.1. Vỏ trấu và tình hình sử dụng vỏ trấu .............................................................. 12
1.1.1. Thành phần và tính chất của vỏ trấu ......................................................... 12
1.1.2. Hiện trạng sử dụng vỏ trấu trên thế giới và ở Việt Nam .......................... 13
1.1.3. Tiềm năng phát triển của vỏ trấu .............................................................. 16
1.2. Phương pháp khí hóa ...................................................................................... 16
1.2.1. Khái niệm về khí hoá ................................................................................ 16
1.2.2. Ưu điểm và nhược điểm của khí hoá ........................................................ 17
1.2.3. Các loại nhiên liệu sinh khối dùng cho khí hoá ....................................... 18
1.3. Công nghệ và thiết bị khí hoá ......................................................................... 18
1.3.1. Công nghệ khí hoá và thiết bị khí hoá tầng cố định ................................. 19
1.3.2. Công nghệ khí hoá tầng sôi và thiết bị khí hoá tầng sôi ........................... 24
1.3.3. Khí hoá dòng cuốn theo ............................................................................ 30
1.4. Lựa chọn loại thiết bị khí hoá ......................................................................... 31
CHƯƠNG 2. MÔ HNH KHÍ HÓA TẦNG SÔI TUẦN HOÀN ............................. 32
2.1. Mô hình động học của khí hoá tầng sôi tuần hoàn ......................................... 32
2.1.1. Các phản ứng hoá học chính xảy ra trong quá trình khí hoá .................... 32
2.1.2. Mô hình tính toán ..................................................................................... 33
2.1.3. Mô hình tính toán cho vùng nhiệt phân .................................................... 35
2.1.4. Mô hình tính toán cho vùng tầng sôi ........................................................ 41
2.1.5. Mô hình tính toán cho vùng chuyển động tự do ....................................... 51
2.1.6. Xác định các thông số chưa biết của hệ phương trình cân bằng chất và
nhiệt cho vùng tầng sôi và vùng chuyển động tự do .......................................... 54
2.2. Phương pháp giải mô hình khí hoá tầng sôi ................................................... 68
2.2.1. Giải mô hình vùng nhiệt phân .................................................................. 68
2.2.2. Giải mô hình vùng tầng sôi ...................................................................... 69
2.2.3. Giải mô hình vùng chuyển động tự do ..................................................... 72
CHƯƠNG 3. ỨNG DNG MÔ HÌNH TRONG TÍNH TOÁN HỆ THỐNG KHÍ
HÓA TRẤU NĂNG SUẤT 500 kg/h ....................................................................... 77
3.1. Các thông số công nghệ cơ bản của công nghệ khí hóa ................................. 77
3.2. Mô tả sơ lược các chương trình trong sơ đồ thuật toán .................................. 78
3.2.1. Chương trình con “MassBalanceForPyrolysis” ....................................... 78
3.2.2. Chương trình con “MassAndHeatBalanceForDenseBed” ....................... 78
3.2.3. Chương trình con “MassAndHeatBalanceForFreeBoard” ....................... 79
3.2.4. Chương trình con “MassAndHeatBanalceForGasifier” ........................... 79
3.2.5. Chương trình con “DualCirculatingFluidizedBed” .................................. 79
3.2.6. Chương trình chính “Result” .................................................................... 79
3.2.7. Các chương trình con khác ....................................................................... 80
3.2.8. Các chương trình phụ trợ .......................................................................... 81
3.3. Kết quả và thảo luận ....................................................................................... 82
KẾT LUẬN ............................................................................................................... 92
TÀI LIỆU THAM KHO ......................................................................................... 94
PH LC .................................................................................................................. 97
Phụ lục 1. Chương trình con: “DualCirculatingFluidizedBed” ............................. 97
Phụ lục 2. Chương trình con: “PyrolysisModel”. ................................................ 102
Phụ lục 3. Chương trình con: “Hydrodynamics” ................................................. 103
Phụ lục 4. Chương trình con: “RiserModel” ....................................................... 105
1
LỜI CẢM ƠN
Luận văn này được thực hiện và hoàn thành tại Viện Kỹ thuật Hóa học, trường
Đại học Bách khoa Hà Nội. Trong thời gian thực hiện luận văn, tác giả đã nhận
được sự hướng dẫn tận tình của thầy cô giáo, sự quan tâm của gia đình và bạn hữu.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến TS. Nguyễn Đặng Bình Thành,
người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn
thành luận văn này.
Tác giả cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn tới các Thầy cô trong bộ môn Bộ
môn Máy và Thiết bị công nghiệp Hóa chất, Viện Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại
học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn của
mình.
Hà Nội, ngày tháng năm 2017
Học viên
Trần Ngọc Vân
2
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài: “Nghiên cứu xây dựng mô hình toán học mô tả
quá trình khí hóa trấu trong hệ thống tầng sôi tuần hoàn” là do tôi thực hiện. Các
số liệu kết quả trong đề tài trung thực và chưa từng được công bố. Nếu sai tôi xin
hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Hà Nội, ngày tháng năm 2017
Tác giả luận văn