HỆ THỐNG CUNG CẤP KHÍ BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ KÉO MÁY PHÁT ĐIỆN 2HP

Tham khảo tài liệu hệ thống cung cấp khí biogas cho động cơ kéo máy phát điện 2hp, kỹ thuật - công nghệ, điện - điện tử phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
HỆ THỐNG CUNG CẤP KHÍ BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ KÉO MÁY PHÁT ĐIỆN 2HP HỆ THỐNG CUNG CẤP KHÍ BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ KÉO MÁY PHÁT ĐIỆN 2HP BIOGAS SUPPLYING SYSTEM FOR A GROUP 2HP SPARK IGNITION ENGINE-GENERATOR BÙI VĂN GA – TRƯƠNG LÊ BÍCH TRÂM Trung tâm NCBVMT, Đại học Đà Nẵng TRƯƠNG HOÀNG THIỆN – PHẠM DUY PHÚC – ĐẶNG HỮU THÀNH Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng JULIAND ARNAUD Université Corse, France TÓM TẮT Bài báo trình bày hệ thống cung cấp khí biogas hoàn chỉnh cho cụm động cơ đốt trong-máy phát điện 2HP. Khí biogas sau khi qua hệ thống khử H2S và hấp thụ CO2 được cung cấp cho động cơ đánh lửa cưỡng bức nhờ bộ phụ kiện chuyển đổi nhiên liệu biogas/xăng. Bộ phụ kiện này được phát triển trên cơ sở bộ phụ kiện GA5 sử dụng trên xe gắn máy chạy bằng LPG bằng cách bổ sung thêm bộ điều tốc phụ. Nhờ vậy động cơ có thể làm việc ổn định ở tất cả các chế độ tải khác nhau của máy phát. ABSTRACT The paper presents a complete biogas supplying system for a group 2HP spark ignition engine-generator. The biogas after passing H2S treatment apparatus and CO2 absorption column is supplied to the spark ignition engine by biogas/gasoline conversion kit. The kit is developed on the basis of GA5 LPG/gasoline conversion kit of motorcycles by adding the supplementary regulator. Thanks to the system, the engine can be stabilized at any load regime of the generator.1. GIỚI THIỆU Trong những năm gần đây, người dân ở nông thôn nước ta đã bắt đầu quen dần vớiviệc sử dụng biogas làm chất đốt. Các hầm biogas này một mặt, cung cấp chất đốt cho ngườidân và mặt khác, giúp người dân xử lý các chất thải từ chăn nuôi và các hoạt động sản xuấtkhác, góp phần bảo vệ tài nguyên và môi trường. Tuy nhiên việc sử dụng biogas để đun nấuchỉ mới đáp ứng được một phần tiện ích vì người dân cần nhiều năng lượng hơn để chạy cácmáy công tác phục vụ sản xuất. Vì vậy việc sử dụng biogas để chạy động cơ đốt trong cỡ nhỏsẽ góp phần đáng kể vào việc cải thiện đời sống của người dân ở nông thôn. Biogas chứa phần lớn methane (50-75%), ngoài ra còn có CO2 (25-50%), H2 (0-1%),H2O (0-1%) và H2S (0-3%). Trong các thành phầntrên, H2S dù chỉ chiếm một tỉ lệ rất nhỏ, nhưng là khícó hại nhất. Khi sử dụng để nấu bếp, H2S gây ăn mòncác ống dẫn, bếp nấu, và làm cho biogas có mùi hôikhó chịu. H2S khi cháy tạo thành SO2 cũng là khí độchại đối với sức khỏe con người. Khi sử dụng chođộng cơ, H2S gây ăn mòn các chi tiết của đường ống a. b. Hình 1: Phoi sắt trước khi bị oxy hóanạp-thải và buồng cháy, làm giảm tuổi thọ của động (a) và sau khi bị oxy hóa (b)cơ. Khí CO2 tuy không gây ăn mòn như H2S, nhưng sự hiện diện của nó với hàm lượng lớnlàm giảm nhiệt trị của nhiên liệu. Thành phần hơi nước cũng gây ảnh hưởng tương tự nhưCO2. Trong các công trình trước đây chúng tôi đã tinh luyện khí biogas để chạy thử nghiệmtrên động cơ xe gắn máy [4], [5]. Bài báo này trình bày một hệ thống cung cấp nhiên liệubiogas hoàn chỉnh cho động cơ tĩnh tại kéo máy phát điện cỡ nhỏ có công suất 2HP bao gồmhệ thống lọc biogas đơn giản, bộ tạo hỗn hợp nhiên liệu khí và bộ điều tốc phụ kiểu điện từ.2. HỆ THỐNG LỌC BIOGAS 2.1. Thiết bị tách H2S Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng phoi sắt để tách H2S [1], [3]. Chất này đượcEPA (Cục bảo vệ môi trường Mỹ) chứng nhận không gây ô nhiễmnguồn nước ngầm và có thể thải trực tiếp ra các bãi rác [2]. Trướckhi sử dụng, phoi sắt được oxy hóa để tạo thành một lớp oxyt sắttrên bề mặt. Quá trình này có thể thực hiện một cách tự nhiên bằngcách phơi phoi sắt ngoài không khí một thời gian hoặc đốt để tăngtốc độ oxy hóa. Phản ứng oxy hóa phoi sắt diễn ra như sau: Fe + 1/2 O2 FeO 2Fe + 3/2O2 Fe2O3 3Fe + 2O2 Fe3O4 Oxyt sắt tạo thành là hỗn hợp của các oxyt FeO, Fe2O3, Fe3O4.Các phản ứng trên có thể được xúc tiến nhanh hơn bằng cách tướinước trên phoi sắt. Quá trình oxy hóa sắt đạt yêu cầu khi bề mặtphoi sắt chuyển từ màu xám sang màu vàng xốp, hoặc đỏ xốp Hình 2: Thiết bị tách H2S(hình 1). Khi khí biogas đi qua thiết bị lọc chứa oxyt sắt, H2Sđược tách ra theo các phản ứng sau: Ống φ23 Fe2O3 + 3H2S Fe2S3 + 3H2O Lối ra của biogas Lối vào Fe3O4 + 4H2S FeS+Fe2S3 + 4H2O Ống φ60 của nước FeO + H2S FeS + H2O Đệm Khả năng tách H2S của thiết bị giảm dần theo thờigian. Sau 1 tuần sử dụng đầu tiên (trung bình 4 giờ/ngày),khả năng khử của thiết bị đạt trên 99,4%. Sau 1 tháng sử Thân φ114 2500dụng, hiệu suất của thiết bị vẫn còn đạt trên 98%. Khi hiệusuất của thiết bị giảm thấp, chúng ta có thể tái sinh lõi lọc Đĩa đục lỗbằng cách phơi phoi sắt ngoài không khí. Phản ứng tái sinh Lối vào của biogazdiễn ra như sau: 150 Fe2S3 + O2 Fe2O3 + 3S Ống φ60 FeS + O2 FeO + S Ống φ42 Phản ứng tr ...