LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ KHÍ HÓA NHIÊN LIỆU RẮN VÀ HIỆU QUẢ ỨNG DỤNG<br />
CÔNG NGHỆ KHÍ HÓA THAN VÌ MỤC ĐÍCH NĂNG LƯỢNG TẠI VIỆT NAM<br />
Đỗ Văn Quân*, Vũ Văn Hải<br />
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - ĐH Thái nguyên<br />
<br />
TÓM TẮT<br />
Bài báo này trình bày tóm tắt lý thuyết công nghệ khí hóa nhiên liệu rắn vì mục đích năng lƣợng,<br />
ƣu nhƣợc điểm của các kiểu thiết bị khí hóa và phạm vi ứng dụng công suất nhiệt. Nghiên cứu<br />
cũng đã đánh giá hiệu quả kinh tế và khả năng giảm thiểu phát thải khí gây ô nhiễm môi trƣờng tại<br />
các cơ sở sản xuất công nghiệp vừa và nhỏ, ví dụ nhà máy sản xuất gạch lát nền Việt-Ý tại Sông<br />
Công, Thái Nguyên khi thay thế các loại nhiên liệu đốt truyền thống bằng sản phẩm khí của quá<br />
trình khí hóa than.<br />
<br />
<br />
<br />
ĐẶT VẤN ĐỀ<br />
Việc khai thác và sử dụng các nguồn năng<br />
lƣợng hóa thạch (than, dầu, khí thiên nhiên)<br />
từ những năm 50 của thế kỷ trƣớc tại các<br />
nƣớc công nghiệp cũng nhƣ tại các quốc gia<br />
đang phát triển đã đặt loài ngƣời đứng trƣớc<br />
hai thách thức lớn: i) an ninh năng lƣợng và,<br />
ii) ô nhiễm môi trƣờng.<br />
Ở Việt Nam, nguồn than có phẩm cấp cao dự<br />
báo trong một khoảng thời gian mƣời đến hai<br />
mƣơi năm nữa trữ lƣợng sẽ còn không đáng<br />
kể. Trong khi đó, nhu cầu sử dụng than địa<br />
phƣơng, chất lƣợng thấp (độ tro và hàm lƣợng<br />
lƣu huỳnh cao), phụ phẩm nông nghiệp (trấu,<br />
bã mía) và các nguồn nhiên liệu rắn khác<br />
(mẩu gỗ củi, rác công nghiệp, phế thải đô thị,<br />
v.v) thay thế cho nguồn nhiên liệu chất<br />
lƣợng cao và phải nhập khẩu đắt tiền (dầu,<br />
khí đốt), để sản xuất điện năng cung cấp lên<br />
lƣới và phục vụ nhu cầu năng lƣợng tại chỗ,<br />
tăng khả năng cạnh tranh sản xuất hàng hóa<br />
và giảm ô nhiễm môi trƣờng đang trở nên<br />
hết sức cấp thiết.<br />
Về công nghệ sử dụng nhiên liệu rắn, phƣơng<br />
pháp đốt trực tiếp có hiệu suất cháy ổn định,<br />
dễ làm chủ công nghệ. Tuy nhiên, các chất<br />
thải SOx, NOx, CO2, CO, bụi từ quá trình cháy<br />
trực tiếp đã gây ra ô nhiễm nghiêm trọng cho<br />
<br />
<br />
môi trƣờng xung quanh. Mặt khác, phƣơng<br />
pháp cháy trực tiếp không phù hợp với yêu<br />
cầu của hộ tiêu thụ vừa và nhỏ có nhu cầu sử<br />
dụng đồng thời cả nhiệt lẫn điện.<br />
Xuất phát từ tình hình nêu trên, công tác<br />
nghiên cứu công nghệ khí hoá nhiên liệu<br />
rắn, đánh giá hiệu quả sử dụng của công<br />
nghệ này trong điều kiện thực tế của Việt<br />
Nam có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, góp<br />
phần nâng cao năng lực cạnh tranh của công<br />
nghiệp Việt Nam, cải thiện hiệu quả sử<br />
dụng các nguồn năng lƣợng sơ cấp, giảm<br />
thiểu ô nhiễm môi trƣờng.<br />
CƠ SỞ LÝ THUYẾT<br />
Lý thuyết khí hóa<br />
Khí hóa là quá trình biến đổi nhiên liệu rắn ở<br />
nhiệt độ cao thành nhiên liệu khí bằng cách<br />
cung cấp một lƣợng hạn chế ôxy nguyên chất<br />
hoặc ôxy trong không khí và thƣờng kết hợp<br />
với hơi nƣớc. Khí hóa than có nhiều ƣu điểm<br />
nổi bật so với quá trình cháy trực tiếp. Khi<br />
chuyển từ đốt nhiên liệu rắn sang nhiên liệu<br />
khí hóa thể tích giảm dẫn đến thiết bị gọn<br />
nhẹ, giá thành đầu tƣ giảm. Với cùng một<br />
khối thiết bị sản xuất năng lƣợng bao gồm<br />
thiết bị khí hóa và hệ thống động cơ-máy nén<br />
có giá thành rẻ hơn nhiều so với hệ thống bao<br />
gồm lò hơi, bình ngƣng và động cơ hơi<br />
nƣớc...Vì vậy, hệ thống khí hóa là một lựa<br />
chọn tối ƣu cho những nơi ở xa trung tâm, đi<br />
<br />
Tel:<br />
<br />
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br />
<br />
http://www.lrc-tnu.edu.vn<br />
<br />
| 86<br />
<br />
Đỗ Văn Quân và cs<br />
<br />
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br />
<br />
lại khó khăn. Tuy nhiên, nhƣợc điểm chính<br />
của thiết bị khí hóa là hiệu suất chuyển hóa<br />
cacbon hiếm khi đạt 100%, và kết quả là một<br />
phần năng lƣợng hữu ích vẫn còn tồn tại trong<br />
than cốc. Ngoài ra, với những ứng dụng của<br />
sản phẩm khí đƣợc làm lạnh nhiệt lƣợng của<br />
sản phẩm khí sẽ bị tổn thất trừ khi có một hệ<br />
thống thu hồi đƣợc thiết kế và đƣa vào sử<br />
dụng. Thành phần chính của nhiên liệu khí<br />
tạo ra bao gồm CO, H2, CH4, ngoài ra còn có<br />
CO2, hơi nƣớc, N2, hợp chất hydrocacbon cao<br />
phân tử nhƣ etan và một số chất gây ô nhiễm<br />
khác nhƣ tro, hắc ín (tar)...<br />
Trong thiết bị khi hóa luôn xảy ra hai quá<br />
trình để tạo ra sản phẩm khí. Giai đoạn đầu là<br />
quá trình nhiệt phân để giải phóng chất bốc ở<br />
nhiệt độ dƣới 600oC, phần còn lại của quá<br />
trình nhiệt phân gọi là than (charcoal), thành<br />
phần chính là Cacbon cố định và tro. Giai<br />
đoạn thứ hai là quá trình khí hóa, Cacbon còn<br />
lại sau quá trình nhiệt phân phản ứng với hơi<br />
nƣớc, hydro, hoặc cháy với oxy trong không<br />
khí hoặc oxy nguyên chất tạo ra các sản phẩm<br />
khí. Quá trình khí hóa với oxy trong không<br />
khí tạo ra sản phẩm khí có hàm lƣợng Nito<br />
cao, nhiệt trị thấp.<br />
Khí hóa với oxy nguyên chất tạo ra sản phẩm<br />
khí có chất lƣợng cao là hỗn hợp của Cacbon<br />
và hydro, hầu nhƣ không có Nito. Khí hóa với<br />
hơi nƣớc đƣợc dùng phổ biến hơn gọi là quá<br />
trình “hoàn nguyên” tạo ra CO2 và H2. Điển<br />
hình là phản ứng tỏa nhiệt giữa cacbon và oxy<br />
để tạo ra nhiệt năng cho quá trình nhiệt phân<br />
và khí hóa [1].<br />
<br />
74(12): 86 - 91<br />
<br />
- Trong vùng suy giảm, CO2 tạo ra trong vùng<br />
cháy bị khử bởi khí CO theo phản ứng<br />
Boudouard:<br />
CO2 + C = 2CO - 172,60 MJ (25oC, 1 at)<br />
- Trong vùng suy giảm còn xảy ra một phản<br />
ứng tạo H2 nhƣ sau:<br />
CO + H2O = CO2 + H2 + 41,20 MJ ( 25oC, 1 at)<br />
- Khí mêtan cũng đƣợc tạo ra trong thiết bị<br />
hoá khí:<br />
C + 2H2 = CH4 + 75,00 MJ (25oC, 1 at)<br />
Các kiểu thiết bị khí hóa<br />
Lò phản ứng trong thiết bị khí hóa tƣơng tự<br />
nhƣ trong quá trình cháy, nó gồm hai kiểu<br />
chính là theo lớp cố định và lớp sôi.<br />
Thiết bị khí hóa theo lớp cố định<br />
Kiểu đặc trƣng nhất của thiết bị khí hóa<br />
theo lớp cố định là loại thiết bị có một lƣới<br />
ghi để đỡ nhiên liệu đƣa vào lò và duy trì<br />
vùng phản ứng.<br />
Thiết bị khí hóa cùng chiều<br />
Không khí/oxy và nhiên liệu đƣợc đƣa vào<br />
vùng phản ứng từ phía trên (hình 1) tạo ra khí<br />
cháy và tar hầu nhƣ bị đốt cháy hoàn toàn. Vì<br />
vậy, khí cháy đƣợc lọc bụi và làm lạnh để tạo<br />
ra sản phẩm khí phù hợp cho các động cơ đốt<br />
trong. Thiết bị khí hóa cùng chiều không phù<br />
hợp cho những loại nhiên liệu có độ tro cao<br />
để tránh gây tắc nghẽn. Thêm vào đó, thiết bị<br />
khí hóa cùng chiều chỉ ứng dụng đƣợc cho<br />
thiết bị có công suất dƣới 1MW do hạn chế về<br />
hình dạng của tiết diện bị thu hẹp trong thiết<br />
bị khí hóa.<br />
<br />
Các phản ứng cơ bản cần đƣợc thực hiện<br />
trong quá trình khí hóa bao gồm:<br />
- Phản ứng hoá học dị thể xảy ra trong<br />
vùng cháy:<br />
C + O2 = CO2 + 393,80 MJ (25oC, 1 at)<br />
- Không khí đƣa vào có chứa hơi nƣớc phản<br />
ứng với cácbon ở nhiệt độ cao:<br />
C + H2O = H2 + CO - 131,40 MJ (25oC, 1 at)<br />
Hình 1. Thiết bị khí hóa cùng chiều<br />
<br />
Thiết bị khí hóa kiểu ngược chiều<br />
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br />
<br />
http://www.lrc-tnu.edu.vn<br />
<br />
| 87<br />
<br />
Đỗ Văn Quân và cs<br />
<br />
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br />
<br />
Trong thiết bị khí hóa kiểu ngƣợc chiều<br />
(hình 2)<br />
<br />
Hình 1. Thiết bị khí hóa ngƣợc chiều<br />
<br />
Sản phẩm khí đƣợc tạo ra sẽ chuyển động lên<br />
phía trên và thoát ra ngoài ở gần đỉnh của<br />
thiết bị. Nhiên liệu đi từ phía trên đỉnh thiết bị<br />
khí hóa xuống nên khi sản phẩm khí hóa khi<br />
đi qua vùng nhiên liệu, tar trong hơi hoặc là<br />
ngƣng tụ trên thiết bị cấp nhiên liệu rắn hoặc<br />
là đƣợc mang ra ngoài buồng phản ứng cùng<br />
với sản phẩm khí làm cho hàm lƣợng tar<br />
trong sản phẩm khí cao. Với những ứng dụng<br />
nhiệt, đây là vấn đề khó khăn cho việc sử<br />
dụng sản phẩm khí của quá trình khí hóa nhƣ<br />
việc bám muội trên hệ thống ống dẫn cần phải<br />
đƣợc giải quyết. Thuận lợi chính của thiết bị<br />
khí hóa ngƣợc chiều là cấu tạo đơn giản và<br />
hiệu suất nhiệt cao: nhiệt lƣợng của sản phẩm<br />
khí trao đổi trực tiếp với nhiên liệu rắn đƣợc<br />
cung cấp vào. Vì vậy, nhiên liệu rắn đƣợc<br />
sấy khô, đốt nóng và nhiệt phân trƣớc khi đi<br />
vào vùng khí hóa. Hạn chế của thiết bị khí<br />
hóa ngƣợc chiều là công suất nhỏ.<br />
Thiết bị khí hóa theo lớp sôi<br />
Khí hóa theo lớp sôi bọt<br />
Thiết bị khí hóa theo lớp sôi đƣợc thiết kế để<br />
đốt nhiên liệu rắn có ƣu điểm là đặc tính hỗn<br />
hợp tốt, tỷ lệ phản ứng cao giữa khí và chất<br />
rắn. Một thiết bị khí hóa lớp sôi đơn giản bao<br />
gồm một không gian chứa lớp hạt rắn trơ nhƣ<br />
cát đƣợc đỡ bởi một lƣới phân phối khí. Sự<br />
xáo trộn của lớp sôi tăng lên cùng với tốc độ<br />
của dòng khí khi nó vƣợt quá tốc độ nhỏ nhất.<br />
Trong quá trình chuyển hóa năng lƣợng ví dụ<br />
<br />
74(12): 86 - 91<br />
<br />
nhƣ quá trình cháy hoặc quá trình khí hóa, lớp<br />
đệm trƣớc tiên đƣợc đốt nóng từ nguồn nhiệt<br />
bên ngoài đạt gần đến nhiệt độ vận hành. Chất<br />
đệm thƣờng sử dụng là cát, bởi vì nó có khả<br />
năng hấp thụ và tích nhiệt lớn. Trong khi đó<br />
quá trình hỗn hợp và xáo trộn của lớp đệm<br />
đƣợc giữ ở nhiệt độ đồng đều. Khi nhiên liệu<br />
rắn đƣợc đƣa vào trong lớp sôi, đặc tính<br />
truyền nhiệt, truyền khối cao của lớp đệm cho<br />
phép tốc độ chuyển hóa năng lƣợng tiến hành<br />
trong điều kiện đẳng nhiệt. Đối với thiết bị<br />
khí hóa nhiên liệu rắn theo lớp sôi sản phẩm<br />
khí có chứa hàm lƣợng tar nằm giữa hàm<br />
lƣợng tar thiết bị khí hóa cùng chiều và ngƣợc<br />
chiều (hình 3).<br />
<br />
Hình 3. Thiết bị khí hoá theo lớp sôi bọt<br />
<br />
Thiết bị khí hóa theo lớp sôi không kinh tế<br />
cho những ứng dụng nhiệt và điện với công<br />
suất nhỏ bởi vì giá thành vận hành cao. Thiết<br />
bị khí hóa theo lớp sôi có ƣu điểm dễ ràng<br />
tăng công suất một cách đáng kể, chỉ có một<br />
vấn đề là việc phân phối nhiên liệu trên một<br />
bề mặt lớp đệm lớn là khó khăn mặc dù đã có<br />
nhiều hệ thống cung cấp nhiên liệu đƣợc lắp<br />
đặt để giải quyết vấn đề này. Một lớp chất<br />
đệm nhằm giảm tar có thể thay thế bằng một<br />
chất xúc tác.<br />
Khí hóa theo lớp sôi tuần hoàn<br />
Đối với thiết bị khí hóa theo lớp sôi tuần hoàn<br />
khắc phục đƣợc nhƣợc điểm của lớp sôi bọt,<br />
hầu nhƣ các chất đƣợc loại bỏ khỏi dòng khí<br />
bởi các xyclon và tái tuần hoàn quay trở lại<br />
lớp sôi để tiếp tục chuyển hóa cácbon (hình<br />
4). Ƣu điểm chính của thiết bị khí hóa theo<br />
lớp sôi tuần hoàn là công suất của nó có thể<br />
thay đổi theo từng loại nhiên liệu khác nhau<br />
<br />
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br />
<br />
http://www.lrc-tnu.edu.vn<br />
<br />
| 88<br />
<br />
Đỗ Văn Quân và cs<br />
<br />
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br />
<br />
với thành phần nhiên liệu và hàm lƣợng ẩm<br />
thay đổi. Với thiết bị khí hóa theo lớp sôi bọt,<br />
sự chất đống của lớp đệm sôi cũng là một vấn<br />
đề cần quan tâm. Những loại nhiên liệu có<br />
hàm lƣợng kiềm cao dẫn đến các hạt rắn trong<br />
lớp đệm bị chất đống sẽ làm cho hệ thống<br />
giảm khả năng tạo sôi, thậm trí không thể sôi.<br />
Bảng 1 đƣa ra khoảng giới hạn công suất nhiệt<br />
cho các kiểu thiết kế thiết bị khí hóa chính.<br />
Những thiết bị khí hóa công suất lớn thích hợp<br />
hơn cho việc sử lý các loại nhiên liệu ở dạng<br />
chất thải rắn. Bởi vì chúng thích ứng với sự<br />
thay đổi của các loại nhiên liệu, nhiệt độ của<br />
quá trình đồng đều do dòng khí chuyển động<br />
qua lớp đệm với tốc độ cao, sự kết hợp giữa<br />
chất khí và chất rắn diễn ra tốt, sự chuyển hóa<br />
Cacbon ở mức độ cao (EREN, 2002).<br />
<br />
74(12): 86 - 91<br />
<br />
Loại thiết bị khí hóa<br />
<br />
Công suất nhiên liệu<br />
<br />
Cùng chiều<br />
<br />
1kW - 1MW<br />
<br />
Ngƣợc chiều<br />
<br />
1,1MW - 12MW<br />
<br />
Lớp sôi bọt<br />
<br />
1MW - 50MW<br />
<br />
Lớp sôi tuần hoàn<br />
<br />
10MW - 200MW<br />
<br />
(Nguồn: Morris, 1998)<br />
<br />
Hiệu quả ứng dụng công nghệ khí hóa than<br />
để sản xuất năng lượng tại Việt Nam<br />
Giảm chi phí nhiên liệu<br />
Trƣớc đây, khi các loại nhiên liệu phải nhập<br />
khẩu nhƣ xăng, dầu... có giá thành thấp thì<br />
việc sử dụng phần nhiều vào dựa vào lƣợng<br />
nhiên liệu nhập khẩu này. Trong nhƣng năm<br />
gần đây khi giá thành nhiên liệu trên thế giới<br />
ngày càng tăng cao, sức ép về chi phí nhiên<br />
liệu tại các cơ sở sản xuất ngày càng tăng thì<br />
xu thế sử dụng năng lƣợng sẵn có, rẻ tiền để<br />
thay thế nhiên liệu nhập khẩu ngày càng trở<br />
lên cấp bách.<br />
Bảng 2 so sánh chi phí nhiên liệu và giá trị sử<br />
dụng nhiệt tƣơng đƣơng ta thấy: nếu chuyển<br />
từ đốt gas sang đốt than đá thì chi phí chỉ còn<br />
18,4%; đốt than cám chỉ còn 18%. Do đó nếu<br />
có biện pháp sử dụng một cách hiệu quả<br />
nhiên liệu hóa thạch thì sẽ giảm đƣợc chi phí<br />
sản xuất rất lớn.<br />
<br />
Hình 4. Thiết bị khí hoá theo lớp sôi<br />
Bảng 1. Khoảng giới hạn công suất nhiệt cho các<br />
loại thiết bị khí hóa chính<br />
<br />
Bảng 2. So sánh một số nhiên liệu và giá thành sản xuất nhiệt [2]<br />
Loại nhiên liệu<br />
<br />
Đơn vị<br />
<br />
Gas, LPG<br />
<br />
DO<br />
<br />
FO<br />
<br />
Than đá<br />
<br />
Than cám<br />
<br />
MJ/kg<br />
<br />
48<br />
<br />
45,98<br />
<br />
43,89<br />
<br />
29,26<br />
<br />
20,9<br />
<br />
QG<br />
<br />
-<br />
<br />
1<br />
<br />
0,96<br />
<br />
0,91<br />
<br />
0,61<br />
<br />
0,44<br />
<br />
Hiệu suất<br />
<br />
-<br />
<br />
1<br />
<br />
0,99<br />
<br />
0,95<br />
<br />
0,8<br />
<br />
0,8<br />
<br />
kg/kg<br />
<br />
1<br />
<br />
1,05<br />
<br />
1,15<br />
<br />
2,05<br />
<br />
2,87<br />
<br />
VND/kg<br />
<br />
15600<br />
<br />
13800<br />
<br />
10140<br />
<br />
1400<br />
<br />
980<br />
<br />
VQtd<br />
<br />
VND<br />
<br />
15600<br />
<br />
14490<br />
<br />
11661<br />
<br />
2870<br />
<br />
2813<br />
<br />
VG<br />
<br />
-<br />
<br />
1<br />
<br />
0.93<br />
<br />
0,755<br />
<br />
0,184<br />
<br />
0,18<br />
<br />
VDO<br />
<br />
-<br />
<br />
1,077<br />
<br />
1<br />
<br />
0,80<br />
<br />
0,198<br />
<br />
0,194<br />
<br />
VC<br />
<br />
-<br />
<br />
5,44<br />
<br />
5,05<br />
<br />
4,06<br />
<br />
1<br />
<br />
0,98<br />
<br />
Qt<br />
<br />
lv<br />
<br />
MQtd<br />
Đơn giá<br />
<br />
lv<br />
<br />
Qt - nhiệt trị; QG- nhiệt trị so với gas; MQtd – khối lượng sử dụng nhiệt tương đương so với gas; VQtd- giá trị chi phí<br />
nhiệt tương đương; VG- chi phí so với gas, VDO- chi phí so với dầu DO; VC- chi phí so với than đá.<br />
<br />
Theo số liệu thống kê của các cơ quan địa<br />
chất [4] dự kiến đến năm 2020 tổng trữ lƣợng<br />
<br />
than tại Việt Nam có thể huy động là 1044<br />
triệu tấn, trong đó trữ lƣợng công nghiệp<br />
<br />
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br />
<br />
http://www.lrc-tnu.edu.vn<br />
<br />
| 89<br />
<br />
Đỗ Văn Quân và cs<br />
<br />
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br />
<br />
chiếm 850 triệu tấn. Từ những con số trên cho<br />
thấy việc tìm ra những phƣơng pháp đốt hiệu<br />
quả, đảm bảo môi trƣờng là cần thiết. Dƣới<br />
đây ta so sánh đặc tính nhiên liệu và chi phí<br />
nhiên liệu giữa đốt bằng LPG (khí hóa lỏng)<br />
và khí than tại nhà máy gạch Việt-Ý, Sông<br />
Công, Thái Nguyên. Công suất nhiệt trung<br />
bình cần cung cấp để nung gạch là 350.000<br />
(Kcal/h) tƣơng đƣơng 1.463.000(kJ/h) thì<br />
lƣợng khí hóa lỏng cần dùng 30,48 (kg/h) và<br />
lƣợng khí than cần dùng 327,3 (kg/h).<br />
Nhƣ vậy, giá trị nhiệt của 1(kg) LPG tƣơng<br />
đƣơng 10,74(kg) khí than; chi phí tƣơng ứng<br />
khi thay thế nhiên liệu LPG bằng khí than:<br />
TL <br />
<br />
15600 10,74x700<br />
<br />
x100% 51,8%<br />
<br />
15600<br />
Bảng 3. Thông số đặc trƣng của khí hóa lỏng<br />
(LPG) và sản phẩm khí hóa than<br />
Khí hóa lỏng LPG<br />
Thành<br />
phần%<br />
<br />
Qlvt<br />
<br />
Khí than<br />
Thành<br />
phần%<br />
<br />
VL<br />
<br />
C3H8<br />
<br />
CO<br />
<br />
28<br />
<br />
C4H10<br />
<br />
H2<br />
<br />
12<br />
<br />
CH4<br />
<br />
0,5<br />
<br />
-<br />
<br />
-<br />
<br />
48<br />
<br />
15,6<br />
<br />
-<br />
<br />
-<br />
<br />
N2<br />
<br />
54,5<br />
<br />
-<br />
<br />
-<br />
<br />
CO2<br />
<br />
5<br />
<br />
Qlvt<br />
<br />
VL<br />
<br />
(m3 không khí/Nm3 nhiên liệu.)<br />
<br />
Trong đó: CO, H2, CH4 thành phần [%] thể<br />
tích các chất khí trong khí than, d = 19 (g/KK<br />
khô) – độ khô của không khí ở điều kiện<br />
thƣờng. Từ đây, ta sẽ tính đƣợc lƣợng không<br />
khí lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn 1 (m3) khí<br />
0<br />
than VKT<br />
= 1,2 (m3 không khí/Nm3 khí than.)<br />
Dựa vào hai kết quả tính toán trên ta thấy khi<br />
đốt không khí lý thuyết giảm đi rất nhiều so<br />
với khi đốt LPG (1,2/27 x 100% = 4,4%) và<br />
hệ quả tất yếu là chi phí cho quạt điện và chi<br />
phí cho điện giảm hẳn.<br />
Giảm thiểu phát thải ra môi trường<br />
Nhƣ đã trình bày ở phần trên, việc đốt nhiên<br />
liệu bằng phƣơng pháp truyền thống thì vấn<br />
đề gây ảnh hƣởng tới môi trƣờng là rất lớn.<br />
Ta so sánh sự phát thải khí CO2 bằng phƣơng<br />
pháp đốt truyền thống và phƣơng pháp khí<br />
hóa than với đặc tính than đƣợc cho dƣới đây:<br />
Bảng 4. Đặc tính nhiên liệu<br />
<br />
4,4<br />
<br />
Ký<br />
hiệu<br />
<br />
Nhiệt<br />
trị<br />
<br />
HG<br />
<br />
Kcal/kg<br />
<br />
C<br />
<br />
Cục3<br />
<br />
7642<br />
<br />
80<br />
<br />
700<br />
<br />
Qtlv(MJ/kg) – nhiệt trị; VL(103VND/kg)-giá nhiên liệu.<br />
<br />
Nhƣ vậy, với cách tính trên thì mỗi năm nhà<br />
máy sẽ giảm hơn một nửa giá thành cho chi<br />
phí nhiên liệu.<br />
Giảm chi phí quạt, điện<br />
- Lƣợng không khí lý thuyết cần thiết để đốt<br />
cháy hoàn toàn 1 (m3) LPG:<br />
Từ phƣơng trình quá trình cháy LPG:<br />
C3 H8 5O3 3CO2 4H 2 O<br />
C4 H10 13 O2 4CO2 5H 2 O<br />
2<br />
0<br />
VLPG 0,5x 5 13 x 100 27,3<br />
2<br />
2<br />
<br />
<br />
<br />
74(12): 86 - 91<br />
<br />
<br />
<br />
(m3 không khí/Nm3 nhiên liệu.)<br />
<br />
- Lƣợng không khí lý thuyết để đốt cháy hoàn<br />
toàn 1 (m3) khí than:<br />
0<br />
VKT<br />
0,01x 2,36CO 2,38H 2 9,52CH 4 O 2 x0,00124d<br />
<br />
Thành phần than<br />
H<br />
<br />
S<br />
<br />
5,54 0,58<br />
<br />
O<br />
<br />
N<br />
<br />
W<br />
<br />
A<br />
<br />
6<br />
<br />
1<br />
<br />
3<br />
<br />
3,38<br />
<br />
(Ở đây: thành phần nhiên liệu là thành phần<br />
làm việc)<br />
<br />
- Lƣợng khí CO2 phát thải bằng phƣơng pháp<br />
đốt truyền thống:<br />
Vcott 2 1,866 Clv / 100 1,866.80 / 100 1,493<br />
(m3/kg nhiên liệu)<br />
<br />
- Lƣợng khí CO2 phát thải khi chuyển thành<br />
khí than để đốt:<br />
KT<br />
VCO<br />
0,01 CO CO2 CH4 0,01 28 5 0,5 0,335<br />
2<br />
<br />
(m3/kg nhiên liệu); tương đương 0,29(m 3/kg<br />
nhiên liệu)<br />
<br />
- Lƣợng khí CO2 phát thải khi đốt LPG:<br />
LPG<br />
VCO<br />
0,01 C3H8 C4 H10 0,01 50 50 1<br />
2<br />
<br />
(m3/m3 nhiên liệu)<br />
<br />
So sánh phát thải khí CO2 ta thấy với cùng<br />
<br />
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br />
<br />
http://www.lrc-tnu.edu.vn<br />
<br />
| 90<br />
<br />
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
