1
Hình 2.1.1. Phoi sắt
b
ị oxi hoá
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY PHÁT
ĐIỆN CHẠY BẰNG KHÍ BIOGAS

Bùi Kim Cường – Phan Minh Hoàng
(*)
05ĐCN1 – Đại Học Lạc Hồng

Tóm tắt :
“Nghiên cứu thiết kế máy phát điện chạy bằng khí biogas” là một giải pháp tối ưu, đề tài
được nghiên cứu và chế tạo dựa trên kiến thức tổng hợp: hoá học, cơ khí động lực, máy điện,
điện - điện tử và lập trình điều khiển ...... nhằm mục đích giảm bớt lượng khí thải gây hiệu
ứng nhà kính thải ra môi trường, đồng thời giải quy
ết được cuộc khủng hoảng năng lượng
như hiện nay, giúp các hộ chăn nuôi tăng gia sản xuất, giảm chi phí giá thành và góp phần
tích cực vào việc cải thiện đời sống người dân.

1. SƠ LƯỢC KHÍ BIOGAS VÀ MÔ
HÌNH HẦM CHỨA : [7]
Biogas hay khí sinh học là hỗn hợp khí
methane (CH4) và một số khí khác phát
sinh trong môi trường kỵ khí từ sự phân
huỷ các vật chất hữu cơ như rác thải (rơm,
rau củ..), quá trình xử lý nước hay chất
thải động vật.
Về thành phần chính: thành phần chính
của Biogas là CH4 (50-60%) và CO
2

2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG LỌC KHÍ
BIOGAS CHO MÁY PHÁT:
Biogas chứa khí Mêtan (CH
4
) có khả
năng sinh ra sự cháy nên được dùng làm
nhiên liệu thay thế cho xăng, dầu diesel để
chạy động cơ đốt trong và máy phát điện.
Khí H
2
S và CO
2
là hai tạp chất quan trọng
ta cần loại bỏ. Khí H
2
S sau khi đốt cháy
sinh ra khí SO
x
gây ăn mòn các chi tiết
kim loại của động cơ, máy phát và làm ô
nhiễm môi trường không khí. Sự hiện diện

S
3
+ 3H
2
O
Fe
3
O
4
+ 4H
2
S Æ FeS+Fe
2
S
3
+ 4H
2
O
FeO + H
2
S Æ FeS + H
2
O

Phản ứng trên diễn ra tốt nhất ở
điều kiện nhiệt độ 28–30
0
C, độ ẩm vật
liệu 30% [5]


động máy phát.
Việc tính toán thiết kế tháp dựa trên
[5]: đường hấp phụ đẳng nhiệt, tính cân
bằng vật chất, tỷ số truyền khối, tổn thất áp
suất …..
Trên cơ
sở tính toán nhóm thiết kế tháp
như sau:
- Vật liệu tháp được làm từ nhựa ống
PVC.
- 2 ống tháp có đường kính Φ = 90mm,
ống cấp khí Φ = 10mm và chiều cao là
0.8m.
- Vật liệu than hoạt tính và phoi sắt được
chứa đầy trong 2 ống tháp.

3. THIẾT KẾ CHI TIẾT CUNG CẤP
KHÍ BIOGAS CHO MÁY PHÁT :
3.1. ĐẶC ĐIỂM BAN ĐẦU:
Máy phát được sử dụng là loại máy có
công suất 550W của hãng Honda, điện áp
ra 220V-50Hz, nguyên thuỷ máy chạy
bằng xăng sau đó được cải tiến chạy bằng
khí biogas. 3.2. THIẾT KẾ CHI TIẾT CUNG CẤP

Chi tiế
t thiết kế xong được kẹp giữa bộ
chế hoà khí và thân máy phát thông qua
một thanh ốc cố định được bắt sẵn trên
thân máy.
Hình 2.2.1. Quy trình xử lý khí biogas
Hình 3.1. Máy phát cải tiến sang
Biogas
Hình 3.2.1. kích thước chi tiết cung cấp khí
Hình 3.2.3. Chi tiết đặt giữa bộ chế hoà khí và
họng máy phát
Hình 3.2.2. Chi tiết cấp khí sau khi hoàn thành

3
1
8R23
1K
SW3NUT 2
ISO1
PC621
12
43
ISO2
OPTO PC621
12
43
D6
LED
D4
Led Phat
5VDC
P3.3
5VDC
P3.5
R18
330
C5
2200uF
P2.3
R21
1K
P1.3
D20

P0.5
P3.2
P2.3
0
P2.0
J4
DIEN TRO THANH
1
2
3
4
5
6
7
8
9
5VDC
U8
Led 7 Doan
1
2
4
5
7
10
9
3
6
8
e

P0.4
P0.3
P1.7
P2.1
0
D2
LED
C8
33pF
5VDC
D8
YELLOW
RST
R13
1K
5VDC
0
P0.7
P0.5
Q5
A10 15
C10
1uF
D5
Led Thu
P3.7
-+
D19
5A
2

g
f
Vcc
b
Vc
J3
DIEN T RO THANH
1
2
3
4
5
6
7
8
9
P2.3
P2.2
EA
P1.6
PWM_2
U7
Led 7 Doan
1
2
4
5
7
10
9

Q6
IRF540
LO
P2.2
R1
330
R7
1K
P2.0
R17
330
P0.7
P2.6
D7
RED
0
R29
1K
Q9
D468
R15
1K
R10
1K
P0.6
P2.0
C16
104
P2.6
SW1

e
d
c
.
a
g
f
Vcc
b
Vc
P1.4
P2.6
5VDC
5VDC
P0.2
P1.3
12VDC
5VDC
0
P0.4
Q2
A1015
LO
P2.4
P3.5
D14
LED
P2.5
J7
NOÁI COM 9

P0.5
P2.4
P2.2
0
5VDC
EA
P2.3
P2.2
P2.4
Q7
IRF540
Q4
A1015
PWM_1
P0.4
P2.4
P2.1
P2.5
P2.1
P1.6
J9
Motor D C 2
1
2
C3
2200uF
R27
1K
P3.2
5VDC

5
6
7
8
21
22
23
24
25
26
27
28
10
11
12
13
14
15
16
17
PSEN
ALE
VCCGND
EA
X1
X2
RST
P0.0/ AD0
P0.1/ AD1
P0.2/ AD2

RELAY 8 CHAN
7
5
6
2
4
3
1
8
P1.4
P3.4
D11
LED
P3.7
J1
12VAC
1
2
Y1
12M
P2.3
P2.3
P0.3
R26
1K
C14
104
HI
P3.2
P0.7

R2IN
T1OU T
T2OU T
U1
7805
1
2
3
VIN
GND
VOUT
R14
1K
P0.6
R22
330
-+
D1
DIODE CAU 5A
2
1
3
4
ISO4
PC621
12
43
P2.4
R3
1K

1
3
4
J2
DIEN TRO T HANH
1
2
3
4
5
6
7
8
9
P2.0
P0.2
P1.6
J10
24VAC
1
2
R5
10K
P1.5
U2
7812
1
2
3
VIN

của máy (220V) và suất tín hiệu ra để điều
khiển độ đóng mở họng cung cấp khí của
van. Độ đóng mở họng van sẽ
tuỳ thuộc
vào số lượng tải lớn hay bé để đưa lượng
khí vào nhiều hay ít cho phù hợp.
4. THIẾT KẾ BOARD ĐIỀU KHIỂN:
Để đáp ứng điều khiển các ngõ vào/ra
một cách cách thích hợp và tham khảo [6],
nhóm đã chọn IC89V51 của hãng Phillip
được lập trình và điều khiển hệ thống.
Mạch sẽ nhận tín hiệu tần số quay, so sánh
tín hiệu, xuất tín hiệu điều khiể
n van, quét
led cho hiện thị thông số.
5. LỢI ÍCH SỬ DỤNG:
Sử dụng khí biogas kết hợp với hoạt
động chăn nuôi sản xuất là một giải pháp

:
[1] Bùi Văn Ga, Ngô Văn Lành, Ngô
Kim Phụng, Venet Cederic: Thử
nghiệm khí biogas trên động cơ xe
gắn máy. Tạp chí Khoa học và
Công nghệ, Đại học Đà Nẵng, số
1(18), pp. 1-5, 2007.
[2] Bùi Văn Ga, Lê Minh Tiến,
Nguyễn Văn Đông, Nguyễn Văn
Anh: Hệ thống cung cấp biogas
cho động cơ Dual-Fuel
biogas/diesel. Tạp chí Khoa học và
Công nghệ, Đại học Đà Nẵng-
2(25), 2008.
[3] Bùi Văn Ga, Trần Văn Quang,
Trương Lê Bích Trâm, Nguyễn Phi
Quang: Tối ưu hóa quá trình cung
cấp biogas cho động cơ tĩnh tại sử
dụng hai nhiên liệu biogas-dầu mỏ.
Tạp chí Khoa học và Công nghệ,
Đại học Đà Nẵng- số 5(28), 2008.
Hình 3.2.5. Sơ đồ hệ thống cung cấp khí cho
máy phát
4
[4] Bùi Văn Ga, Trương Lê Bích
Trâm, Lê Minh Tiến, Nguyễn Văn
Đông: Khả năng giảm phát thải
CO
2
ở Việt Nam nhờ sản xuất điện