i
LỜI CẢM ƠN
!""#$%&!'(#)*+,-) !
"'(.,("/0 1%,(2,"3
4562$27-)8/"9:;<%-=(>(3
"(?1@):1“yêu cầu kỹ thuật đối với nhiên
liệu biogas sử dụng cho động cơ đốt trong”, 45"A@B
C/DE-@1BE9%F/(9GH-IBC)!
!") 1.,(%JK-)'E4"@$3#,)
BC- H>L/!))"(-M"
-19()3NOP) 9? I 2Q 1 6 R(
ST3T'.&HU<S(T3*VW(XPH"A@,,L
BR(! "/0 OP)!("PC
2Y<IZ#$%#)*+HA/$/["I4\
))@))3
ii
MỤC LỤC
Bảng 1-1: Thành phần của biogas 3
Bảng 1-2: Một số tính chất vật lý của metan (CH4) 4
Bảng 1-3: Một số tính chất vật lý của Cacbon dioxide (CO2) 5
Bảng 1-4: Một số tính chất vật lý của Hydro sulfua (H2S) 6
Bảng 1-5: Một số ứng dụng của biogas và yêu cầu xử lý[24] 6
Bảng 1-6: Đặc tính và sản lượng khí thu được của một số nguyên liệu thường
gặp 7
Bảng 1-7: So sánh đèn khí sinh học và đèn dầu hỏa 10
Bảng 1-8: So sánh nhiệt trị của một số chất đốt và lượng chất đốt tương đương
với khí biogas khi dùng để đun nấu 10
Bảng 1-9: Lượng khí sinh học chạy động cơ đốt trong 12
CHƯƠNG 2: SẢN XUẤT BIOGAS 13
Hình 4-2: Kích thước buồng cháy mô phỏng 50
Hình 4-3 : diễn biến quá trình đánh lửa biogas-không khí (biogas chiếm 70%
CH4, 30% CO2 về khối lượng, Ti=800K, Pi=10bar, Tig=1ms, Eig= 230J) 50
Hình 4-4 : Ảnh hưởng của nhiên liệu đến dạng đường cong cháy 51
(Ti=800K,Pi=14bar,tig=1ms,Eig=500J) 51
Hình 4-5: Ảnh hưởng của thành phần biogas đến dạng đường cong cháy của
hỗn hợp (Ti=800K, Pi=10bar, tig=1ms, Eig=230J) 52
Hình 4-6: Ảnh hưởng của nhiệt độ trước khi đánh lửa đến đường cong cháy
của hỗn hợp biogas- không khí (biogas chứa 70%methane, 30% carbonic theo
khối lượng, Pi=11bar, tig=1ms,Eig=230J) 52
Hình 4-7: Ảnh hưởng của áp suất trước khi đánh lửa đến dạng đường cong
cháy của hỗn hợp biogas-không khí (Biogas chứa 70% methane, 30% carbonic
theo khối lượng, ti=850K, tig=1ms,Eig=200J) 53
iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1-1: Thành phần của biogas 3
Bảng 1-2: Một số tính chất vật lý của metan (CH4) 4
Bảng 1-3: Một số tính chất vật lý của Cacbon dioxide (CO2) 5
Bảng 1-4: Một số tính chất vật lý của Hydro sulfua (H2S) 6
Bảng 1-5: Một số ứng dụng của biogas và yêu cầu xử lý[24] 6
Bảng 1-6: Đặc tính và sản lượng khí thu được của một số nguyên liệu thường
gặp 7
Bảng 1-7: So sánh đèn khí sinh học và đèn dầu hỏa 10
Bảng 1-8: So sánh nhiệt trị của một số chất đốt và lượng chất đốt tương đương
với khí biogas khi dùng để đun nấu 10
Bảng 1-9: Lượng khí sinh học chạy động cơ đốt trong 12
Bảng 2-1: Yêu cầu của bể biogas cải tiến 18
Bảng 3-1: Sự gia tăng của các chất ô nhiễm trong khí quyển 23
Bảng 3-2: Tỉ lệ phát thải các chất ô nhiễm ở Nhật (tính theo %) 24
Bảng 3-3: Tỉ lệ phát thải các chất ô nhiễm ở Mĩ (tính theo %) 24
1!$]/>9j 1k,](1O<
/l`BE/(94C2Y"0"4"I,)/0YB1
SmNZnoSmNZgdSmNZgn3
AR(BE/(9=-H9aB!(:9^2Y/(9)
10:"6O^L"I]!1>9^
2Y/(9)1B "%0p-A
@BEP V "3
-1C2Y/(9]$!1Ib(
C2Y-)?V/Ib09:-A@>(-A@$/i$
A-A@"-)-5]BE-6.e,!?"AIB,(i
!9A(`O!W09:EAR(/(9]9^2Y!
1I3K-5%@)“yêu cầu kỹ thuật đối với nhiên liệu
biogas sử dụng cho động cơ đốt trong”
1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU VÀ MÔI TRƯỜNG
1.1 Hạn chế của nhiên liệu hóa thạch:
T?B!!"(1,($4!2A0/I_I"W
9^!"]R(O40)3*1,($4,,"A
!q-?9:,-)!)<,"3/
$_-1(B ]B ,_$R(
1,($r
Z*1,($))$B1r"I6"$B(!-)9^2Y
1(6"(B O(`1,($9a/W$B13
:BR(!>(2?/!<>:"2ib
B(!"-bBcs<BEbBsd<-)
(!bB(!"-bBngd<3
ZtV "2BER(>!"6:!1,($r
#:1,($$"(!A VB BErTh
O
*h
#`j$C$"($1I,!"x3
2
"I_$R(1,($(j6
B`1(,)!`<!9-)P1
-I "3f0"`1(,)BE9%
F/(9G!R()&!%y!9y(9"9FnzzeGr{&(99a)
`1((!"({3
1.2 Tổng quan về khí biogas:
1.2.1 Khái niệm khí biogas:
&(9(BE9%)9jBE9"(=>!"6PRB|BE!
A3)RR(/(9)BE(F.
e
G-)BE
(/Fh
g
G3*1"WAR(.
e
)cuun3nd
c
B}~
c
2,,]9^2Y
/(9)10:"3
1.2.1 Quá trình hình thành khí biogas:[3, trang 3]
&(99"(=9?PR!A" "BE
FB|BEG3•!"6PRB|BE(BE()c($Er
Hình 1-1: Sơ đồ các giai đoạn hình thành khí biogas
Giai đoạn 1: Thủy phân và lên men
KI!2YR(2"2-9-5"(!AC$
A/2"(/FR)O€(-)/0G3y"/WPR-)/
Giai đoạn 3: Metan hoá
)(%(>("%AR(>!"62I!2YR(-Bj9
(!(O-)!A/)!BEhg.g*.c
.gT.e333
T?$).e,]$)g!r
ZKI!2YR(-Bj0hg9a/WB^).e",
A]1^)2"-)"3
ZmO]).eCr
.cZhh.
→
.e‚hg
!(OP^(9a/).eCr
ƒZhh.
→
ƒnhh.
→
.chh.
→
.e‚hg
U9-5((-)>!"6)),-Bj9(r
f(/("f(/(9f(9f(9("(k
T?P(>!"6B|BE9()c($"?"(
)Lb"?)/0>!"6R(c($$0H0
-)`/0-I(9j9"(($n9a9^2Y($
g-)9j($g9^2Y]9BE9-53
1.2.3 Thành phần khí biogas:[19]
Bảng 1-1: Thành phần của biogas
) „1FvG
.e ;dJud
hg cdJe;
dunuF(9G
#],FG
Znz;g
#]9 FG
Znsns
#]/(!9Adnnu/("FG
Znzgc
#]/M^(FG
Znzz
*10?/:!FG
ezgJscg
*10!:(FG
gnez
SI$DFvG
;Jn;
*1!F}~BG
;;edc
5
'<b(("Inu
F~G
ddc;
„1!))"B BE
ddoeu]E
&@) 'E"9:^(! )
$
'E(/FhgGr…cs†
Z)ABEB )B H_B BEBn;3ˆ
102IZuzŠ(/2O2Y$)!])
"M%)/<B 3
Zhgi8$"(2I!9A";n/("@B1!9ABE
3U6-5:/(9)10:"
$/iBE.gT3
Bảng 1-4: Một số tính chất vật lý của Hydro sulfua (H2S)
EA-5L .2"9•(F.gTG
':P^F~G cedzg
#]9 FG Zsdgz
#],FG Zzgc
#]/M^(FG Zzge
':"FB~cG ncscFBEG
SI$DFvG ecJes
*10?/:!FG g;d
SI$O"zFG nd
SI$O"n;FG n;
1.2.4 Tính chất của biogas:[19]
Z' "?/M`=2i(9O"21D
9%/(9,‹%)Œ-I2i3EA!R(/(9?
BE!i(BE3
Z&(9!%^($-)B ,B,3*1"WR(/(9Y
0 -) ) ( F.eG3 *1 "W R( /(9 B e J
u;B•~c3
Z':"R(/(9)ngB~c3*10/M!)udd3
ZSI$DrsJg;vB"0Q-IB BE3B BE]
!))l"I$;Ju]EBE9%3
1.3 Yêu cầu chất lượng của biogas để làm nhiên liệu:
T(BO^L/(9,]9^2Y@YE-@A
BE9^2Y=YEpB!(r
Bảng 1-5: Một số ứng dụng của biogas và yêu cầu xử lý[24]
Ž 2Y R(
/(9
•O^L
2VP-)(,$BE9%3(PRR(!
$PB 2)FB=gZc!G-)D9BE=nB
PpB I3
1.3.2 Nguồn gốc thực vật:
!1?-5)!PYjP"`F""$P!
B(5kG"!9$F"(>?/ikG-)!$P
O((2$F"/[kG3
#_]r(PR(1?-52)9-I
!$PF,]B2))<G3
Bảng 1-6: Đặc tính và sản lượng khí thu được của một số nguyên liệu thường gặp
$1 *<9A(FE~BG „1.e
yP/b nzdJg;d sdJud
yP gndJcdd ;zJsd
yP( c;dJedd ;zJs;
PiO( g;dJe;d ;;Jsg
ƒ n;dJnzd sdJsg
X!"!P cddJe;d sdJs;
1.4 Lợi ích của việc sản xuất khí sinh học (biogas):[14]
8
1.4.1 Giảm thiểu sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch đắt đỏ, đang cạn kiệt:
*`19OABE9%-),B<A
Y,,](1,($9^2Y"!1(
-)!/W<"]-%R($1))9!9R(P
)$1/@-(!`<,($Mi(/W
$B13
1.4.2 Giải quyết các vấn đề biến đổi khí hậu:
S] V-)BEhg.eP1C)BE3*
CPA-1!OBE)BEFR)hg-)(.eG)
P)R(/DBE5_/1B]=<no;dBI
j(:0 1,(-)2H>(-I@,)9?<
)BE9a)0`P/,"AE"-1"`q(3
U19OABE/(9B1E"(6$ <
-1) 2Pj!"]B"("$
2P<53ˆ7(6 9^2Y/(9,]B1@
1A:)!B]!)< FBuZndvG3*)"(
A= "6/(9`Ii-)Yj_F/4G)
9j,!"W9^2Y-)@YErP/, P
/, ! 333T(BA"(=RA)
B b!$-9-5P/1"IB(-)/]R3'>
CA2HYji"!<<9AP"`
Bndv9-I/,"?-)A3*)"(/,/4B-IP-
9a)<0b((-)AYP/,,(%R(A`$
9?9A22\P"`<":3
.(!-H9P-HO(-1A15"AB,B<
1!!1(6!!19^2Y/(9)1($
@1>?3
1.4.5 Lợi ích về xã hội:
ZS(-)E-5]p–(0Y
-)"x3
Z52Y:(`AP V "3
ZS]H !0 "3=,]/1
-)(93
1.5 Ứng dụng của biogas:
1.5.1 Thắp sáng:
Z&(9!%^()$]9^2Y/(9M9!(
2H![$<9 3
ZT-I[9^2Y2i(6[9^2Y/(9,9AYFE~G
(3
10
Hình 1-2: Đèn biogas
11
'E,(i nd3odd &( sd dez B
1.5.3 Bảo quản hoa quả, ngũ cốc:
&(9,]2H]/>!$(>3*(2HBE9%]
O -)!B/>(_(]"W9P)-QA
>pB /WV0I9CBiR(9^2Y3ˆ
"•:(2HBE9%]/>("-bn;d)-I
19A/>)onv"%>;Zuv!8-@(O
@-9-I!/> 3
1.5.4 Bã thải từ bể sinh khí biogas:
Z!AP0-5!$PO(9(BPR]9
OA/(9$")0$P)22\3&4/(`
i-)_B9^2Y]/,P6<<9AP"`$
9P/1P(06R(A3
Z&4b2H]AC</D9< R9
"`A($@1>2P3
1.5.5 Làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong:
Hình 1-4: Máy phát điện
!$0:"2HO<_2,]$]2H/(9
(_,]-Q2HO<2p3*(,]2H/(9]
!1$!/I$ !B3T^2Y/(9)1
12
9a>9?Y0-)1,($())$B1
/-1 "9!3
Bảng 1-9: Lượng khí sinh học chạy động cơ đốt trong
fYE9^2Y BEY
$0O< deJd;c~4?
$029 de;c~4?
y!1 dsJduc~B•
13
n
g
c
e
n3.:C(1
g3š2QBE/(9
c3.:!I
e3'(C(BE/(9
15
ZKV/BEBE2M$"$ O/l-51
E_O<I(93
ZKWP„@B1B|BE:-6B O-IB
BE-I/W,BEII3
Z•9ABEB (DB9^2YBE3
Z&BE1,0!"?>( >(0DR(M3
Z'w5OP"!>03
b. Nhược điểm:
ZE$-)-5]M("cdvDER(
"63
Z•9ABEA9^2Y]M9!B1>3
Z*10R(2WP„(D@10BE"-6BE
C("M-)B BE/)O"?-IMB$
"@1:3
ZD%MB 2)Bnd<-I2)g3
ZyWB‡9$M-)B\]:("83
ZE()]IAR(B]MD3*(—#0B]
'U˜MAg9-IB]M:WK(2-)2-5
-1C2YB]'U˜423
2.2 Loại thiết bị nắp cố định:
2.2.1. Nguyên lý cấu tạo và hoạt động:
""%:-I/W\I3"")/]@!,
/@_>!"0F2$!9ABEB >!IG@B1
B|BE)B3E-6-5$M:WC2Y
"6,]EP„Bgdc"O:3
2.3 Loại thiết bị kiểu túi chất dẻo:
2.3.1 Nguyên lý cấu tạo và hoạt động:
17
Hình 2-3: Cấu tạo thiết bị khí sinh học kiểu túi chất dẻo
Ern3/WBE9%œg3C(1œc3^($
1œe3^(!Iœ;3š2QBE/(93
$/W/lA2x!"]#)(-)$
/l$A2x/HiFƒ2f2y(9ZƒfyG<noue3,]P)
/]R($M:W3&]P„)0/lA2x_(93
y2I)/]P„b")C(BE!9ABE,]
$"(/l!_-5_E("-5B /]@!3
2.3.2 Các loại túi chất dẻo thường dùng:
a. Loại nilon polyethylene (PE):
•]r
Z,]9OA)$2Vj!3
ZS!)$/(A3
Z'w5M_(,3
ZU5)E:E-5)3
ZT^((2V2)B (@(3
*]r
Z:21E_/l3
ZD%M2ViFR02VMG3
Z#0()AF$$G3
Z*OPB[):-)DA(56!)B A9-I
/WM:W3
Z',A/i-!-)M_3T(0(FBc<G/]9a
n)FcG
n;Jgd nzJg; gnZgz
s T: ]
APFG
eZs sZz ndZng
19
Hình 2-4: Thiết bị khí sinh học cải tiến
2.4.2 Phương thức chế tạo:
$9+")O-)M_$9^2Y
2.4.3 Vật liệu chế tạor
(-51"@:/l-519:19R
9/@
a. Ưu điểmr
Z&]&(9,]$6L:
Z#0/@-5(BAW?:$:(!0$
,@B1W(AB :
Z.19YCR(/]/(9"@:BMY
))
Z&]&(9,B<?@!(-)?!-!:3
Z"(/W/05B^H$/iI!BE9H B,
20
W.gT
Z(9BEM89(ge
b. Nhược điểmr
E/(I3
2.5 Nhận xét chung về các loại thiết bị KSH:
=PE-@]R(=$4",]""(
09:5O9(r
Z$A2x,)"xA2VM_D%B /@
C0()A3
Copyright: Tài liệu đại học ©