Báo cáo nghiên cứu khoa học: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỰ ĐỐT CHÁY SINH KHỐI TRONG LÒ ĐỐT TẦNG SÔI TĨNH QUY MÔ NHỎ (SFBC-400)

Bài báo này giới thiệu nghiên cứu thực nghiệm sự đốt cháy phụ phẩm sinh khối (bã cải dầu) trong lò đốt tầng sôi sử dụng silicát làm vật liệu trợ đốt. Thực nghiệm được thực hiện trong vùng công suất từ 80 đến 200 kW cho thấy rằng nhiệt độ đốt phải nằm trong vùng từ 850 đến 900° C. Nhiệt độ, thể tích và nồng độ của các thành phần phát thải của khói lò (như O 2 , CO, CO 2 , NO x /NO) được đo đạc bằng các cảm biến chuyên dụng ở các...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học: " NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỰ ĐỐT CHÁY SINH KHỐI TRONG LÒ ĐỐT TẦNG SÔI TĨNH QUY MÔ NHỎ (SFBC-400)" TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 6(29).2008 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỰ ĐỐT CHÁY SINH KHỐI TRONG LÒ ĐỐT TẦNG SÔI TĨNH QUY MÔ NHỎ (SFBC-400) EXPERIMENTAL STUDY ON BIOMASS COMBUSTION IN A SMALL SCALE STATIONARY FLUIDIZED BED COMBUSTOR (SFBC-400) NGUYỄN ĐÌNH TÙNG Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội TÓM TẮT Bài báo này giới thiệu nghiên cứu thực nghiệm sự đốt cháy phụ phẩm sinh khối (bã cải dầu) trong lò đốt tầng sôi sử dụng silicát làm vật liệu trợ đốt. Thực nghiệm được thực hiện trong vùng công suất từ 80 đến 200 kW cho thấy rằng nhiệt độ đốt phải nằm trong vùng từ 850 đến 900° C. Nhiệt độ, thể tích và nồng độ của các thành phần phát thải của khói lò (như O 2 , CO, CO 2 , NO x /NO) được đo đạc bằng các cảm biến chuyên dụng ở các vị trí khác nhau bên trong dọc theo chiều cao của lò và trên đường ống dẫn khói thải. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng nồng độ của oxit nitrogen (NO x ) trong khói th là lớn hơn giá trị cho phép xét theo tiêu chuẩn Môi trường của CHLB ải Đức (TA-Luft 2002), riêng oxit carbon (CO) thì nh hơn. Công suất nhiệt danh nghĩa ỏ của khí nóng phía sau cyclone lọc bụi vào khoảng 53 kW. ABSTRACT This paper introduces the experimental study biomass residues (rapeseed residues) combustion in stationary fluidized bed combustor (SFBC-400, diameter 400mm) using silica sand as a material of combustion help. Experiments on ranges from 80 to 200 kW combustion test facility capacity show that rapeseed combustion temperature must be on ranges from 850 to 900° C. Temperature, volume and the concentration of exhausted emissions (e.g. O 2 , CO, CO 2 , NO x /NO) are measured by dedicated sensors at different profiles inside the combustor, along its height and in the flue gas duct where the emission is exhausted. Experimental results showed that compared to German emission limit (TA-Luft 2002) concentration of NO x in the flue gas was higher whereas that of CO was lower. Nominal heat capacity of hot air behind the cyclone is approximately 53 kW. Keywords: SFBC, biomass wastages, energy, heat capacity, thermal efficiency, emission 1. Lời giới thiệu Những năm gần đây, sự ch ú ý tới các cô ng n ghệ n ăn g lượng (NL) tái tạo n ó i chung, đặc biệt là công nghệ sinh khối (SK) nói riêng đã và đang phát triển mạnh trên thế giới. Công nghệ này nhằm thay thế dần/một phần các nguồn nguyên liệu hóa thạch, bởi lý do là hiện các nguồn NL hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt dần và còn gây ra ô nhiễm môi trường. 33 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 6(29).2008 Khác với các công nghệ NL tái tạo khác, công nghệ NL sinh khối (NLSK) không những chỉ thay thế NL hóa thạch mà nó còn góp phần đáng kể trong việc xử lý chất thải. Hơn thế nữa, lợi thế của SK là có thể dự trữ và sử dụng khi cần, có tính chất ổn định. Nếu như chúng được sử dụng để tạo ra NL điện thì sẽ góp phần làm ổn định hơn cho việc cung cấp điện [5,8,14]. Hiện nay trên quy mô toàn cầu, SK là nguồn NL lớn thứ tư, chiếm tới 14-15% tổng NL tiêu thụ của thế giới. Ở các nước đang phát triển, SK thường là nguồn NL rất lớn, trung bình đóng góp khoảng 35 % trong tổng cung cấp NL [5,8,14]. Đối với Việt Nam, theo [5,7] hiện có khoảng hơn 100 triệu tấn SK gỗ, phụ phẩm gỗ từ ngành chế biến lâm nghiệp và SK từ phụ phẩm nông nghiệp. Tiềm năng SK của Việt Nam khá lớn, chủ yếu là trấu, bã mía, sắn, ngô, quả có dầu, gỗ, phân động vật, rác sinh học đô thị và phụ phẩm nông nghiệp [1,4,7,8,10]. Theo một số nghiên cứu đã cho thấy các phụ phẩm này có thể tạo ra NL nhiệt, điện theo phương pháp đốt trực tiếp, khí hóa hoặc đồng phát nhiệt-điện hoặc có thể sản xuất ra nhiên liệu lỏng [2,6,11]. Vì vậy, sử dụng NLSK là những mô hình hiệu quả để Việt nam có thể áp dụng nhằm cung cấp cơ hội mới cho ngành Nông-Lâm nghiệp. Ngoài ra còn nhằm mục tiêu giảm khí thải nhà kính, đa dạng hóa nguồn NL, giảm bớt sức ép về nhu cầu NL, nhất là trong tình hình thi u điện trầm trọng và giá xăng dầu ngày càng lên cao như hiện nay. ế Hơn thế nữa nó sẽ còn góp phần đảm bảo an ninh NL trong tương lai. Từ những phân tích trên cho thấy việc nghiên cứu sự đốt cháy phụ phẩm SK để tạo ra nguồn NL (nhiệt) là rất cần thiết, nhất là đối với Việt Nam trong giai đo ạn hiện nay. Bài báo này giải quyết vấn đề xác định, đánh giá các đặc tính phát thải của khói lò so sánh với tiêu chuẩn về môi trường và NL nhiệt sơ cấp có thể sử dụng được từ việc đốt cháy SK. Từ đó làm cơ sở để lựa chọn nguyên liệu, các thông số của quá trình; lựa chọn và đề xuất các phương pháp giảm thiểu các thành phần phát thải sao cho phù hợp với từng loại nguyên liệu khi thí nghiệm là “tiêu điểm” của nghiên cứu này. 2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 2.1. Vật liệu Nguyên liệu t hí nghiệm ở đây được thực hiện trên vật liệu SK của Đức, đó là phụ phẩm SK (bã cải dầu). Nó là phế liệu (bã) của quá trình chế biến dầu, dầu sinh học từ cây cải dầu và được coi như một nguồn nguyên liệu SK. Người ta có thể dùng nó làm phân bón, th ăn cho súc vật, hoặc có thể ức dùng nó làm nguyên liệu đốt rất thích hợp trong hệ thống đốt tầng sôi để lấy NL Nhi t, Đi n hoặc kết hợp Nhiệt -Điện. ệ ệ Nguyên liệu này có những đặc tính lý, hóa (khối lượng riêng, nhiệt độ bắt cháy, nhiệt trị của nguyên liệu), đặc biệt ...