DANH M C T
Q
m
Ất
C
Vkk
V0kk:
α
mkk
рkk
Vkch
mtrau
P
Qvt
vG
L



λ
α1, α2
tf1
tf2
KC
Kn
Co
L
Qv
v

VI T T T


M CL C
XÁC NH N C A CÁN B H

NG D N ................................................................... i

L I CAε ĐOAN ........................................................................................................... iv
L I C ε N .................................................................................................................. v
TÓM T T ....................................................................................................................... vi
ABSTRACT ................................................................................................................... vii
CH

NG 1: GI I THI U ........................................................................................... 1

1.1 Đặt v n đề ............................................................................................................ 1
1.2 ụ nghĩa khoa học và thực ti n c a đề tài ............................................................. 2
1.3 M c tiêu nghiên c u c a đề tài ............................................................................ 3
1.ζ Đ i t

ng và ph m vi nghiên c u ....................................................................... 3

1.ζ.1 Đ i t

ng nghiên c u ....................................................................................... 4

1.4.2 Ph m vi nghiên c u .......................................................................................... 4
1.η Ph
1.6
CH


Dùng v tr u đ s n xu t gas sinh học (Trấu hoá khí) ................................... 13

2.4.3

2.4.4 Các ng d ng c a tro tr u ............................................................................... 14
2.4.5 Sử d ng v tr u làm ch t đ t cung c p cho nhà máy nhi t đi n .................... 14
2.η Năng l

ng sinh kh i ........................................................................................ 16

2.5.1 Khái ni m sinh kh i ........................................................................................ 16
2.5.2 Vai trò c a sinh kh i ....................................................................................... 16
2.6 Các nghiên c u hóa Gas từ tr u trên th gi i và Vi t Nam ............................... 17
2.6.1 Tình hình nghiên c u hóa gas tr u

các n

c trên th gi i .......................... 17

2.6.1.1

H th ng hóa gas vƠ đ t gas sử d ng cho h gia đình hoặc s n xu t nh ... 17

2.6.1.2

H th ng hóa gas tr u đ ch y đ ng c vƠ phát đi n .................................. 18

2.6.2 Tình hình nghiên c u hóa gas tr u

Vi t Nam.............................................. 20

3.1.4 Kiể u phơn tơng gas đi xuông ............................................................................ 27
3.1.5 Kiể u tơng sôi ..................................................................................................... 28
3.2 Nguyên lỦ hóa gas đ chuy n đ i năng l

ng sinh kh i ................................... 29

3.2.1 V̀ng cháy ......................................................................................................... 29
x


3.2.2 V̀ng khử .......................................................................................................... 29
3.2.3 V̀ng nhi t phơn ................................................................................................ 29
3.3 Các y u t

nh h

ng t i quá trình khí hóa sinh kh i ....................................... 30

3.3.1

nh h

ng c a áp su t ................................................................................... 30

3.3.2

nh h

ng c a nhi t đ .................................................................................. 30



NG ÁN THI T K ......................................... 40

4.1 Yêu cầu lò nung g ch Hoffman ......................................................................... 40
4.1.1 Yêu cầu thi t k .............................................................................................. 40
ζ.1.2 Nguyên lỦ lò đ t tr u đề xu t ......................................................................... 41
ζ.2 Các ph
ζ.2.1 Ph

ng án thi t k ...................................................................................... 41
ng án 1 .................................................................................................... 41

4.2.1.1

K t c u ......................................................................................................... 41

4.2.1.2

Nguyên lý ho t đ ng .................................................................................... 42

4.2.1.3

Ch t o thử nghi m mô hình lò ................................................................... 42

ζ.2.2 Ph

ng án 1 c i ti n ....................................................................................... 43

4.2.2.1


ng án 3 .................................................................................................... 48

4.2.4.1

K t c u ......................................................................................................... 48

4.2.4.2

Nguyên lý ho t đ ng .................................................................................... 49

4.2.4.3

Ch t o và thử nghi m ................................................................................. 50

ζ.2.η Ph

ng án 3 c i ti n ....................................................................................... 51

4.2.5.1

K t c u ......................................................................................................... 51

4.2.5.2

Nguyên lý ho t đ ng .................................................................................... 52

4.2.5.3 Mô hình 3D c a lò đ t .................................................................................. 53
4.3. Yêu cầu m ch đi n điều khi n lò ...................................................................... 54
4.3.1 Yêu cầu thi t bị đi n c a m ch điều khi n lò tr u hóa gas ............................ 54
4.3.2 Yêu cầu chu trình v n hành ............................................................................ 55

ng tr u tiêu hao cần thi t trong 1 gi ...................................................... 64

5.3 Tính toán lò ph n ng hóa khí ........................................................................... 65
η.3.1. S đ kh i t ng quát lò ph n ng hóa khí ..................................................... 65
5.3.2.1

Chiều cao lò ph n ng ................................................................................. 66

η.3.2.2

Đ

ng kính bu ng ph n ng ....................................................................... 66
xii


5.3.2.3 Th tích không khí cần thi t cho quá trình khí hóa ..................................... 67
5.3.2.4 T c đ r ng c a dòng khí ............................................................................ 67
5.3.2.5

V n t c gas ra kh i bu ng ph n ng ........................................................... 67

5.3.2.6 Th tích c a lò ph n ng hóa khí................................................................. 68
5.3.2.7

Chiều cao t ng c a lò ph n ng hóa khí...................................................... 69

5.3.2.8 Tính cách nhi t cho lò ph n ng hóa khí ..................................................... 69
5.3.2.8.1


5.5.12 H th ng bánh xe di đ ng ............................................................................. 93
5.5.13 Khung b o v ................................................................................................ 93
5.5.14 Cửa m i lửa .................................................................................................. 93
5.5.15 H th ng di chuy n lò ................................................................................... 94
η.η.16 Đ ng c rung ................................................................................................ 94
5.5.17 Ghi lò ............................................................................................................ 94
5.5.18 Thân lò .......................................................................................................... 94
CH

NG 6: K T QU VÀ ĐÁNH GIÁ .................................................................. 96

6.1 K t qu ............................................................................................................... 96
6.2 Đánh giá ho t đ ng c a lò ................................................................................. 96
CH

NG 7: K T LU N VÀ KI N NGH ............................................................ 102

7.1 K t lu n ............................................................................................................ 102
7.2 Ki n nghị.......................................................................................................... 102
- Các nghiên c u sau nên nâng cao công su t lò đ t h n nữa đ ph c v các ngành
công nghi p và có th gi m công su t lò sử d ng cho h gia đình nh ng c p tr u liên
t c và tháo tro liên t c. ............................................................................................. 102
TÀI LI U THAM KH O ............................................................................................ 103

xiv


DANH M C HÌNH
Hình 2.1: Cây lúa (oryzasativa) ....................................................................................... 6
Hình 2.2: S n l


Trung Qu c [23].................................................. 19

Hình 2.21: H trấu hóa khí 15kW

Thái Lan [24]....................................................... 20

Hình 2.22: B p gas trấu c a giáo s Trần Bình [25] .................................................... 20

xv


Hình 2.23: B p trấu c i ti n c a Quân khu 9 [26] ........................................................ 21
Hình 2.24: Nguyên lý ho t đ ng b p quân khu 9 và b p gas tr u c a Trần Bình......... 21
Hình 2.25: H th ng s y lúa bằng tr u hoá khí ............................................................. 22
Hình 2.26: Lò khí hóa trấu c a n Đ .......................................................................... 23
Hình 2.27: S đ k t c u c a h th ng .......................................................................... 23
Hình 2.28: Hình lò khí hóa Nguy n Thanh Quang (ĐHBK-ĐN) ................................. 25
Hình 3.1:Ki u hóa ga đi lên [28] ................................................................................... 26
Hình 3.2: Ki u hóa gas đi xu ng [28] ........................................................................... 26
Hình 3.3: Ki u hóa gas ngang [28] ................................................................................ 27
Hình 3.4: Hóa gas ki u phân tầng gas đi xu ng ............................................................ 28
Hình 3.5: Hóa gas ki u tần sôi [28] ............................................................................... 28
Hình 4.1:B n v mặt đ ng và mặt c t c a lò g ch Hoffman ........................................ 40
Hình 4.2: S đ nguyên lỦ đ t lửa vòng c a lò hoffman .............................................. 40
Hình 4.3: S đ nguyên lý tr u cháy theo ki u nghịch dòng ........................................ 41
Hình 4.4: K t c u lò ph

ng án 1 ................................................................................. 42


Hình 5.1: B n v mặt đ ng và mặt c t c a lò g ch Hoffman ....................................... 57
Hình 5.2: S đ kh i h th ng tr u hóa gas c p nhiên li u liên t c cho lò đ t g ch .... 65
xvi


Hình 5.3: S đ c u trúc v thi t bị hóa khí [52] .......................................................... 70
Hình 5.4: S đ truyền nhi t qua vách .......................................................................... 72
Hình 5.5: Tháo tro bằng vít t i ki u liên t c ................................................................. 79
Hình 5.6: Ki u máng vít t i tro ...................................................................................... 79
Hình 5.7: Hình thông s qu t c p gió cho bu ng ph n ng tr u hóa gas...................... 82
Hình 5.8: εôt rung tr u và tro .................................................................................... 84
Hình 5.9: C u t o t ng quát lò đ t tr u hóa khí ............................................................ 89
Hình 5.10: Ph u c p tr u ............................................................................................... 89
Hình 5.11: H th ng vít t i tr u ..................................................................................... 90
Hình 5.12: Qu t c p gió cho bu ng đ t tr u hóa gas .................................................... 90
Hình 5.13 : Van an toàn cho lò và bình n áp ............................................................... 90
Hình 5.14: H th ng ng d n gas .................................................................................. 90
Hình 5.15: Cửa đ t khí gas ra ........................................................................................ 91
Hình 5.16: Khung lò di đ ng lò đ t tr u hóa gas .......................................................... 91
Hình 5.17: H th ng vít tháo tro lò đ t tr u hóa gas ..................................................... 91
Hình 5.18: H th ng g t tr u đ kh a bằng mặt tr u c p vƠo lò đ t ............................. 91
Hình 5.19: Bình n áp khí gas ....................................................................................... 92
Hình 5.20: T điều ki n đi n ho t đ ng lò đ t tr u hóa gas ......................................... 92
Hình 5.21: M ch đ ng lực lò đ t tr u hóa gas .............................................................. 92
Hình 5.22: M ch điều khi n lò đ t tr u hóa gas ........................................................... 93
Hình 5.23: Bánh xe di chuy n lò tr u hóa gas............................................................... 93
Hình 5.24: Khung b o v lò nung lò tr u hóa gas ......................................................... 93
Hình 5.25: Cửa m i lửa đ đ t lò tr u hóa gas .............................................................. 94
Hình 5.26: H th ng d n đ ng đ di chuy n lò đ t ....................................................... 94
Hình 5.27: Đ ng c rung tr u và tro ............................................................................. 94

B ng 2.2. Phơn tốch thanh phơn trong v trấu [9] ......................................................... 10
B ng 5.1. Thành phần các ch t có trong tr u [29] ......................................................... 60
B ng 5.2. Thành phần khí trong khói và giá trị nhi t c a các khí [32]: ........................ 63
B ng 5.3. T ng k t các k t qu tính toán nhiên li u vƠ kích th
B ng 5.4. Thông s qu t c p gió tham kh o thị tr

c lò đ t .................... 75

ng ................................................ 82

B ng 5.5. Thông s qu t c p gió cho cho lò nung......................................................... 83
B ng 5.6. B ng thông s đ ng c rung ......................................................................... 84

xix


xx


CH

NG 1: GI I THI U

1.1 Đặt v n đ
Vi t Nam lƠ n

c đ ng th hai trên th gi i về xu t kh u g o trong những năm

gần đơy [1]. Theo Hi p h i δ


nhiều kh i, khí đ c và có hi u su t đ t cháy th p. Ngoài ra, m t l
quá trình cháy t n th t và do phơn tán ra môi tr

ng l n nhi t c a

ng. Các th ng kê cho th y s ng

tử vong do ô nhi m khí đ c khi đun n u có th lên đ n 1,5 tri u - 1,6 tri u ng

i

i trong

m i năm) [3]. Về c b n nhiên li u sinh kh i khi đ t cháy hoàn toàn cho ra các s n
ph m ch a N2, h i n

c, CO2,và O2 thừa. Trong quá trình đ t có th x y ra quá trình

đ t y m khí nhiên li u (khí hóa) c p d nhiên li u hay nói cách khác là c p thi u oxy
cho quá trình cháy. Đơy là quá trình cháy không hoàn toàn và s n ph m khí thu đ

c là

h n h p các khí nh CO, H2, m t ít khí mê tan CH4.
Hi n nay, công ngh năng l
năng l

ng sinh kh i không chỉ thay th phần nào cho

ng hóa th ch mà còn góp phần đáng k trong vi c xử lý rác th i, ngu n ph

năng l

ng. Vì v y, m t thách

ng tiêu th c a th gi i. Còn

ng sinh kh i chi m kho ng 14% - 15% t ng
các n

kh i chi m kho ng 35% - 40% t ng năng l
Liên H p qu c và t t c các n

c đang phát tri n thì năng l

ng sinh

ng tiêu th [ζ]. Đ b o v môi tr

ng,

c trên th gi i đều tìm mọi cách đ gi m thi u phát tán

các lo i khí đ c h i khi đun n u (CO, CO2, Carbon đen, SO2, NO2,…) nh ng cho đ n
nay v n còn đang gặp r t nhiều khó khăn.
Về sử d ng trấu đ làm ngu n năng l
đ tđ

c nghiên c u nh ng ch a đ

ng sinh kh i, đƣ có m t s mô hình lò

năng su t th p gây ô nhi m nặng nề cho môi tr

ng trấu r t l n đƣ đ

ng pháp đ t trực ti p, có

ng. Do v y, vi c nghiên c u xác định

nguyên lý, quy trình, đề xu t k t c u m t lò đ t phù h p đ gi m thi u t i đa ngu n
g c ngu n phát sinh ô nhi m, nâng cao hi u qu quá trình đ t trấu hoá gas v i m t
trình đ công ngh phù h p có tính c p thi t và góp phần vào vi c gìn giữ môi tr
s ch xanh.
1.2 ụ nghƿa khoa h c và thực ti n c a đ tài
- Đề tài khi thực hi n s có các ý nghĩa khoa học:
2

ng


+ Đề xu t gi i pháp trấu hóa gas phù h p, áp su t khí gas ra n định, l
ín

ng h c

đầu ra khí gas không đáng k .
+ Đề xu t đ

c k t c u lò đ t trấu công nghi p di đ ng cho phép đ t tri t đ

trấu và có th điều chỉnh đ


trên 20% khi sử d ng lò đ t đ nung g ch, ch t l

ng g ch t t h n và màu g ch đẹp,

g ch không bị cháy đen.
1.3 M c tiêu nghiên c u c a đ tài
- Nghiên c u, kh o sát, đánh giá các ki u hoá trấu hoá gas đƣ có trong vƠ ngoƠi
n

c đ lựa chọn gi i pháp công ngh tr u hoá gas hi u qu .
- Đề xu t gi i pháp trấu hóa gas phù h p, ngu n khí gas cung c p n định, gi m

đáng k l

ng h c ín

- Xác định đ

đầu ra khí gas.

c k t c u lò đ t trấu công nghi p cho phép đ t tri t đ trấu, ít t o

h c ín vƠ điều chỉnh đ

cl ul

ng khí.

- Tính toán, thi t k và ch t o thử nghi m lò đ t trấu công nghi p vƠ xác định

đ t trấu hóa gas đ cung c p năng l

ng cho lò nung g ch ki m Hoffman công su t

6.000 viên/khoang.
- Ch t l

ng c a g ch, lò nung g ch vƠ các quá trình điều khi n lò nung g ch

không thu c ph m vi nghiên c u c a đề tài.
- Lò nung g ch là ki u lò Hoffman 24 khoang (m i khoang ch a 6000 viên).
1.5 Ph

ng pháp nghiên c u

- Nghiên c u lý thuy t: Thu th p tài li u từ các ngu n báo chí, t p chí, sách, các
bài vi t từ internet có liên quan đ n n i dung nghiên c u. Qua phân tích, xử lý thông
tin thu đ
- Ph

c đ đề xu t công ngh và phát tri n lò đ t ắtrấu hoá gas”.
ng pháp thực nghi m: Ti n hành ch t o thử nghi m lò đ t vƠ đ a vƠo ho t

đ ng thử nghi m trong thực t đ l y s li u và hoàn chỉnh thi t k .
1.6 N i dung nghiên c u c a đ tài
Đề tài ắNghiên c u phát triển lò nung công nghiệp sử dụng nguyên liệu trấu để nung
gạch” là m t nh cầu c p thi t giúp sử d ng ngu n năng l
tr u bằng gi i pháp ắtr u hóa gas” đ thay th ngu n năng l

ng tái t o gần nh vô h n

ng án thi t k

Trên c s yêu cầu thực t c a doanh nghi p, lò đ t cháy liên l c, di đ ng, công su t
nung 6000 viên/khoang, tháo tro liên l c, khí gas ra n định.
- Ch ơng 5: Tính toán, thi t k và ch t o lò nung
Tính toán chi ti t thông s lò nung nh : công su t lò nung, đ
th ng c p tr u liên l c, tháo tro liên l c bằng vít t i, tính kích th

ng kính thân lò, h
c bu ng ph n ng,

h th ng d n gas, đ ng c rung …
Thi t k hoàn chỉnh lò nung g m b n v l p ráp, phân rã c m, phân rã chi ti t và
xu t b n v gia công. Ch t o hoàn chỉnh lò nung, v n hành lò nung ch đ không t i,
v n hành lò nung g ch theo từng khoang ghi nh n k t qu .
- Ch ơng 6: K t qu vƠ đánh giá
Báo cáo k t qu tính toán và ch t o, v n hành lò nung g ch. Đánh giá m t s k t qu
nh : Ngọn lửa, đ

n định nhi t đ , tr u cháy h t…

- Ch ơng 7: K t lu n và ki n nghị
M t s k t qu đ t đ

c cần phát huy cũng nh m t s t n t i đề xu t đ ti p t c phát

tri n.
Đề tài đã nhận đ ợc sự hỗ trợ c a Tr ờng Đại học S phạm Kỹ thuật Tp. Hồ
Chí Minh (phòng thí nghiệm REME), cơ sở gia công cơ khí Thành Tâm (Tp. Sóc
Trăng) và thử nghiệm tại cơ sở sản xuất gạch sử dụng lò nung Hoffman tại ấp Tr ơng


esculenta Crantz, tên khác khoai mì) và khoai tây (Solanum tuberosum L.). Theo quan
ni m x a lúa cũng lƠ m t trong sáu lo i l
Lúa đ

c đề c p

ng thực ch y u trong l c c c [48].

đơy lƠ các loài (Oryza sativa và Oryza glaberrima) trong
vùng nhi t đ i và c n nhi t đ i khu vực đông nam châu

họ Poaceae, có ngu n g c

Á và châu Phi. Hai loài này cung c p h n 1/η l

ng calo tiêu th c a con ng

i.

Hình 2.1: Cây lúa (oryzasativa)
S n ph m thu đ

c từ cây lúa là thóc, sau khi xát b l p v ngoƠi thu đ

ph m chính là g o và các ph ph m là cám và trấu. G o là ngu n l
c a h n m t nửa dân s th gi i (ch y u
lo i l

ng thực đ


trừ m t s gi ng lúa hoang thu c các loài khác trong chi Oryza [2].

Hình 2.2: S n l
Cơy lúa đ
trung

ng g o Vi t Nam [49]

c tr ng hầu h t trên kh p c n

c, nh ng t p trung ch y u t p

đ ng bằng sông H ng vƠ đ ng bằng sông Cửu δong (ĐBSCδ) lƠ hai v̀ng

tr ng lúa l n nh t c a n

c ta. S n l

ng lúa

ĐBSCδ hằng năm lên đ n 20 tri u t n,

trong đó tỷ l trấu chi m 21%. Ngoài m t s h t thóc đ làm lúa gi ng, s l
sau xay xát

ĐBSCδ vƠo kho ng 6,5 tri u t n tr u [6]. Năng l

ng trấu: 3.250 kcalo/



c phân tử nh h n vƠ không có c u trúc chặt ch cũng nh

đ bền hóa lý th p h n cellulose.
- Lignin: Chi m kho ng 25-30%, là h p ch t cao phân tử có c u trúc vô định hình
khác v i cellulose. Lignin t n t i

ba tr ng thái: th y tinh (bi n d ng là bi n d ng đƠn

h i), dẻo (bi n d ng không thu n nghịch), l ng dính.
- SiO2: Chi m kho ng 20%.

8


B ng 2.1. Phơn tốch nguyên tô trong trấu [9]
Nhiê ̣t tri ̣

Nguyên

C

H

O

N

S


5,31

31,72 0,49

0,07

20,29

14,85

35,80

5,20

35,80 …..

…… 23,20

14,50

40,96

4,30

35,86 0,40

0,02

18,46


6,6

42,6

…… 0,24

18,85

Than đa

82,90

3,37

2,20

0,90

31,90

Trơu

1,60

8,90

cao
(MJ/Kg)

Trấu ch a 35,8 - 42,15 tổ ng sô carbon (carbon trong carbon cô đinh


(%)

(%)

(%)

14,00

68,60

17,40

16,67

65,47

17,86

Gỗ

13 ậ 21

77-87

0,2 ậ 2,0

Than đá

81,4

2.3 Tình hình sử d ng tr u

n

c ta

Từ lâu, tình tr ng th i v trấu ra sông, kênh r ch đƣ tr thành n i ám nh c a
ng

i dân c n

c nói chung vƠ v̀ng đ ng bằng sông Cửu δong nói riêng. Đ ng bằng

song Cửu δong (ĐBSCδ) lƠ vựa lúa l n c a n
n

c ta, chi m 50% s n l

ng trong c

c. Đơy cũng lƠ n i t p trung nhiều nhà máy và c m xay xát lúa. V i trên 3,8 tri u

10


t n trấu/năm t o ra từ các nhƠ máy xay xát ch a có k ho ch sử d ng, khu vực ĐBSCδ
đang ph i đ i mặt v i tình tr ng ô nhi m môi tr

ng khá nghiêm trọng.



bánh tráng, lò bún,... gây ô nhi m môi tr
m tl

ng khói và b i

các lò g ch, lò g m, lò

ng đ ng th i g ch d bị cháy đen bề mặt do

ng l n tr u bám vào bề mặt.

11


Hình 2.7: Tr u đ

c đ t trực ti p đ nung g ch

Hình 2.8: Kh i th i ra từ lò g ch đ t tr u trực ti p
2.4

ng d ng t v tr u

2.4.1 Sử d ng v tr u làm ch t đ t
- Từ lâu v trấu đƣ lƠ m t lo i ch t đ t r t quen thu c v i bƠ con nông dơn, đặc
bi t là bà con

v̀ng ĐBSCδ. Ch t đ t từ tr u đ