Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng các thông số công nghệ đến sản phẩm khí và than trong thiết bị hóa khí trấu tại Việt Nam

Các nội dung được triển khai nghiên cứu như sau:
- Nghiên cứu tổng quan những vấn đề liên quan đến năng lượng, sinh khối, hệ thống
hóa khí, các thông số công nghệ, khí tổng hợp và than sinh học để làm cơ sở cho việc lựa
chọn, phân tích và đánh giá ở nội dung nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm.
- Thực nghiệm xác định các thông số lý hóa của trấu để làm cơ sở xác định công thức
hóa học tổng quát; xác định tác nhân hóa khí; xác định các sản phẩm hóa khí.
- Nghiên cứu lý thuyết xây dựng hệ phương trình từ phương trình tổng quát hóa khí
trấu gồm: các phương trình cân bằng khối lượng của nguyên tố C, H2 và O2; phương trình
cân bằng phản ứng tạo khí CH4 và phương trình cân bằng phản ứng chuyển H2O; phương
trình cân bằng năng lượng từ phương trình tổng quát.
- Giải hệ phương trình phi tuyến tính để xác định các thành phần khí tổng hợp và lượng
than sinh học bằng ngôn ngữ lập trình Python.
- Tính toán, thiết kế và chế tạo hệ thống hóa khí trấu quy mô 6,1 kg/h; thực nghiệm
kiểm chứng mức độ phù hợp của mô hình toán mô tả quá trình hóa khí trấu trong thiết bị
hóa khí dòng khí đi xuống; thực nghiệm tìm các giá trị hợp lý của các thông số công nghệ
để thu được sản phẩm khí tổng hợp và than sinh học phù hợp nhất; đánh giá sơ bộ chất
lượng của than sinh học thông qua thực nghiệm tác động của than sinh học đến sự sinh
trưởng và phát triển của cây trồng. 
pdf 199 trang phubao 24/12/2022 2140
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng các thông số công nghệ đến sản phẩm khí và than trong thiết bị hóa khí trấu tại Việt Nam", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

File đính kèm:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_anh_huong_cac_thong_so_cong_nghe_den_san.pdf
  • pdf1. QD CAP TRUONG NCS LANH.pdf
  • pdf2. TB CAP TRUONG NCS LANH.pdf
  • pdf4. TOM TAT LATS NCS LANH.pdf
  • pdf5. DONG GOP MOI NCS LANH.pdf
  • pdf6. TRICH YEU LATS NCS LANH.pdf

Nội dung text: Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng các thông số công nghệ đến sản phẩm khí và than trong thiết bị hóa khí trấu tại Việt Nam

  1. 140 o Kết quả giải hệ phương trình với T2 = 750 C và ER = 0,4 STT C H2 CO CO2 H2O CH4 Error 1 0.651 0.065 0.221 0.038 0.331 0.059 6.428 2 0.662 0.061 0.215 0.033 0.339 0.053 6.033 3 0.655 0.063 0.219 0.031 0.329 0.057 7.625 4 0.663 0.062 0.217 0.039 0.342 0.055 6.168 5 0.652 0.064 0.223 0.036 0.337 0.054 7.332 6 0.656 0.061 0.213 0.035 0.339 0.056 6.314 7 0.667 0.059 0.216 0.037 0.345 0.055 6.610 8 0.654 0.061 0.219 0.032 0.332 0.059 6.247 9 0.649 0.063 0.221 0.036 0.338 0.054 6.349 10 0.653 0.062 0.217 0.035 0.345 0.056 6.040 Trung bình 0.656 0.062 0.218 0.035 0.338 0.056 6.515 Tỷ lệ 33.48% 4.55% 15.98% 2.58% 24.74% 4.09%
  2. 142 o Kết quả giải hệ phương trình với T2 = 800 C và ER = 0,3 STT C H2 CO CO2 H2O CH4 Error 1 0.628 0.076 0.258 0.026 0.332 0.084 6.055 2 0.635 0.083 0.263 0.027 0.335 0.082 7.362 3 0.621 0.081 0.261 0.027 0.338 0.078 5.822 4 0.639 0.082 0.254 0.028 0.328 0.086 6.303 5 0.621 0.078 0.268 0.028 0.342 0.083 5.874 6 0.635 0.077 0.255 0.026 0.341 0.084 6.515 7 0.619 0.082 0.265 0.027 0.329 0.082 6.598 8 0.638 0.075 0.263 0.025 0.331 0.085 5.910 9 0.631 0.084 0.261 0.028 0.338 0.087 6.049 10 0.635 0.082 0.263 0.028 0.336 0.081 7.583 Trung bình 0.630 0.080 0.261 0.027 0.335 0.083 6.407 Tỷ lệ 32.15% 5.65% 18.43% 1.91% 23.65% 5.87% o Kết quả giải hệ phương trình với T2 = 800 C và ER = 0,35 STT C H2 CO CO2 H2O CH4 Error 1 0.623 0.074 0.251 0.031 0.339 0.079 7.020 2 0.624 0.076 0.245 0.029 0.335 0.076 6.926 3 0.628 0.078 0.253 0.031 0.329 0.075 6.323 4 0.617 0.075 0.256 0.032 0.342 0.072 6.365 5 0.635 0.068 0.243 0.028 0.335 0.078 6.293 6 0.628 0.079 0.248 0.029 0.336 0.074 5.968 7 0.618 0.079 0.252 0.03 0.338 0.075 5.645 8 0.631 0.074 0.257 0.031 0.337 0.078 6.822 9 0.615 0.077 0.246 0.029 0.342 0.076 6.104 10 0.625 0.076 0.253 0.028 0.332 0.077 6.742 Trung bình 0.624 0.076 0.250 0.030 0.337 0.076 6.421 Tỷ lệ 31.86% 5.43% 17.98% 2.14% 24.16% 5.46%
  3. 144 o Kết quả giải hệ phương trình với T2 = 850 C và ER = 0,2 STT C H2 CO CO2 H2O CH4 1 0.604 0.078 0.269 0.025 0.359 0.079 6.153 2 0.603 0.08 0.265 0.026 0.362 0.081 6.084 3 0.605 0.081 0.267 0.026 0.355 0.076 6.889 4 0.598 0.077 0.271 0.027 0.358 0.075 7.538 5 0.608 0.079 0.265 0.024 0.362 0.077 8.224 6 0.605 0.082 0.264 0.025 0.363 0.078 8.432 7 0.595 0.08 0.267 0.026 0.365 0.077 6.418 8 0.604 0.081 0.272 0.025 0.367 0.079 7.549 9 0.605 0.076 0.276 0.024 0.359 0.075 6.919 10 0.606 0.075 0.266 0.026 0.358 0.081 7.188 Trung bình 0.603 0.079 0.268 0.025 0.361 0.078 7.139 Tỷ lệ 30.78% 5.58% 18.96% 1.80% 25.51% 5.50% o Kết quả giải hệ phương trình với T2 = 850 C và ER = 0,25 STT C H2 CO CO2 H2O CH4 Error 1 0.591 0.089 0.288 0.029 0.363 0.085 7.537 2 0.589 0.088 0.284 0.028 0.36 0.086 8.271 3 0.59 0.089 0.287 0.028 0.369 0.081 6.473 4 0.587 0.086 0.286 0.027 0.358 0.086 5.882 5 0.593 0.091 0.281 0.026 0.364 0.085 6.392 6 0.591 0.088 0.294 0.029 0.365 0.087 5.940 7 0.592 0.087 0.279 0.027 0.367 0.082 6.550 8 0.588 0.086 0.292 0.026 0.361 0.083 6.524 9 0.59 0.092 0.285 0.028 0.362 0.084 7.390 10 0.591 0.085 0.286 0.027 0.363 0.085 6.167 Trung bình 0.590 0.088 0.286 0.028 0.363 0.084 6.713 Tỷ lệ 30.11% 6.12% 19.88% 1.91% 25.23% 5.86%
  4. 146 o Kết quả giải hệ phương trình với T2 = 850 C và ER = 0,4 STT C H2 CO CO2 H2O CH4 Error 1 0.546 0.074 0.242 0.038 0.334 0.072 6.357 2 0.542 0.079 0.226 0.037 0.335 0.073 7.083 3 0.539 0.071 0.247 0.037 0.337 0.071 6.066 4 0.549 0.075 0.247 0.034 0.338 0.073 8.572 5 0.547 0.073 0.241 0.038 0.332 0.072 7.937 6 0.542 0.078 0.245 0.038 0.331 0.073 7.008 7 0.546 0.071 0.245 0.035 0.337 0.072 6.704 8 0.547 0.075 0.243 0.036 0.334 0.074 7.100 9 0.541 0.072 0.244 0.038 0.336 0.073 6.710 10 0.539 0.07 0.241 0.036 0.331 0.071 6.005 Trung bình 0.544 0.074 0.242 0.037 0.335 0.072 6.954 Tỷ lệ 27.74% 5.66% 18.58% 2.82% 25.67% 5.56%
  5. 148 o Kết quả giải hệ phương trình với T2 = 900 C và ER = 0,3 STT C H2 CO CO2 H2O CH4 Error 1 0.499 0.114 0.353 0.037 0.392 0.112 7.132 2 0.485 0.113 0.355 0.036 0.394 0.114 8.175 3 0.508 0.115 0.354 0.035 0.393 0.116 6.570 4 0.498 0.114 0.357 0.035 0.394 0.111 8.139 5 0.512 0.116 0.359 0.034 0.387 0.11 5.900 6 0.493 0.112 0.352 0.038 0.392 0.112 6.766 7 0.498 0.111 0.351 0.035 0.394 0.106 6.271 8 0.498 0.114 0.355 0.034 0.391 0.108 7.691 9 0.502 0.112 0.357 0.037 0.384 0.114 7.717 10 0.496 0.113 0.351 0.034 0.381 0.105 6.919 Trung bình 0.499 0.113 0.354 0.036 0.390 0.111 7.128 Tỷ lệ 25.45% 7.54% 23.58% 2.36% 25.96% 7.37% o Kết quả giải hệ phương trình với T2 = 900 C và ER = 0,35 STT C H2 CO CO2 H2O CH4 Error 1 0.481 0.102 0.321 0.038 0.391 0.101 6.799 2 0.483 0.109 0.328 0.041 0.397 0.102 6.310 3 0.489 0.107 0.326 0.039 0.398 0.105 5.964 4 0.476 0.105 0.327 0.04 0.393 0.098 7.380 5 0.488 0.113 0.329 0.037 0.385 0.099 8.583 6 0.479 0.101 0.331 0.039 0.389 0.103 6.590 7 0.485 0.108 0.318 0.041 0.392 0.104 6.064 8 0.487 0.11 0.319 0.04 0.395 0.106 6.152 9 0.48 0.113 0.332 0.038 0.397 0.097 7.548 10 0.486 0.106 0.322 0.039 0.394 0.105 6.702 Trung bình 0.483 0.107 0.325 0.039 0.393 0.102 6.809 Tỷ lệ 24.66% 7.40% 22.43% 2.70% 27.10% 7.03%
  6. 150 PHỤ LỤC 3 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG HÓA KHÍ TRẤU 1. Tính toán hệ thống hóa khí trấu kiểu dòng khí đi xuống 1.1. Lượng nhiệt cần cung cấp cho một gia đình ở nông thôn Giả sử một gia đình vùng nông thôn nấu ăn trung bình 20 ngày hết 1 bình ga 12 kg. Trong đó: 1g ga (LPG) đốt cháy sinh ra 50000 J 12 kg ga (LPG) đốt cháy sinh ra: 12000 x 50000 = 600 MJ Nhiệt lượng cần để đun thức ăn hàng ngày là: 600/20 = 30 MJ Một ngày nấu ăn 2 buổi, trung bình mỗi buổi 1 giờ: 30/2 = 15 MJ/h = 15.106/3.600 ≈ 4,2 kW Theo [120] nhiệt lượng cần nấu khi tính toán cần nhân thêm hệ số k do tổn thất trong quá trình nấu và do cách bố trí lúc nấu không liên tục. Chọn k = 2. Vậy nhiệt lượng của bếp cung cấp cho một lần nấu là: công suất của hệ thống là: Qna = 4,2 . 2 = 8,4 kW ≈ 7224 kcal/h. 1.2. Tính lượng trấu cần nạp vào buồng đốt hóa khí Gtr = Qna / (LHVtr . ղn) = 7224/(3710.32%) = 6,1 kg/h (PL3.1) Gtr: khối lượng trấu cần cung cấp, kg/h. Qna= 7224 kcal/h: nhiệt lượng cần đun nấu. LHVtr= 15,55 MJ/kg ≈ 3710 kcal/kg: nhiệt trị của trấu. ղn= 32% hiệu suất sử dụng bếp hóa khí để đun nấu. 1.3. Đường kính buồng đốt Đường kính buồng đốt hóa khí là đường kính mặt cắt ngang của ống trụ nơi trấu bị cháy để hóa khí. Đường kính buồng đốt tính theo: 1,27 . = √ 푡 = √1,27 .6,1 = 0,254 m (PL3.2) 푆 푅 120 D: đường kính của buồng đốt (m). Gtr = 6,1: lượng nhiên liệu cần thiết (kg/h). SGR = 110 – 210: tốc độ hóa khí riêng (kg/ m-2.h). Ta chọn SGR = 120 kg/ m-2.h
  7. 152 1.8. Tính toán cyclone lọc bụi Khí sau khi ra khỏi buồng hóa khí lẫn rất nhiều bụi và tro nên việc chọn cyclone phù hợp cho hệ thống cũng rất quan trọng nhằm làm sạch khí trước khi đưa vào thiết bị sử dụng. Hiện nay có khá nhiều kiểu cyclone, phù hợp với từng mục đích thiết kế khác nhau. Thành phần khí từ hóa khí trấu chứa một lượng tro và bụi, vậy thiết kế loại cyclone theo Kaupp và công sự [27] để đạt hiệu suất lọc bụi cao nhất. Các thông số hình học của cyclone tính toán được trình bày trong hình PL3.1. Ở đây, ta cần tính các kích thước miệng vào và ra của cyclone, từ đó tính được các thông số kích thước còn lại của cyclone. Hình PL3.1 Thông số hình học cyclone Tính nhiệt trị thấp của khí thoát: 3 3 LHVg = 127,7 CO + 108 H2 + 359,6 CH4 = 3002,39 kJ/m ≈ 3 MJ/m (PL3.7) Nhiệt trị của trấu: LHVtr = 15,55 MJ/kg (PL3.8) Như vậy, nhiệt lượng cung cấp cần thiết cho hệ thống hóa khí: Q = LHVtr . Gtr = 15,55 . 6,1 = 94,86 MJ/h (PL3.9) Lượng khí sinh ra trong một giờ: 3 Mg = Q/LHVg = 94,86/3 = 31,6 m /h. (PL3.10)
  8. 154 3 ρtr = 100 khối lượng thể tích của trấu (kg/m ). 3 => Vth = Gth/ρtr = 10/100 = 0,1 m Chọn kích thước thiết kế 0,1 m3 b. Tính toán vít tải cấp trấu Chọn chiều dài vận chuyển là 0,5 m Năng suất của vít cấp liệu được xác định theo công thức: D2−d2 N = 60π v v S . n . ψ . C . ρ (PL3.14) v 4 v v 1 tr Nv: năng suất vận chuyển (kg/h). Dv: đường kính ngoài vít xoắn, chọn Dv = 0,085 m. dv: đường kính trong vít xoắn, chọn dv = 0,025 m. Sv: bước vít, thông thường Sv = (0,8 ÷ 1) D, chọn Sv = 0,9.D = 0,0765 m. Ψ = 0,4 hệ số nạp đầy, đối với vật liệu dạng hạt ψ = (0,3 ÷ 0,45). nv: Số vòng quay của vít xoắn, chọn nv = 8 vòng/phút. C1 = 0,8 hệ số xét tới độ dốc của vít tải so với mặt phẳng ngang. 3 ρtr = 100 khối lượng thể tích của trấu (kg/m ). 0,0852−0,0252 N = 60π . 0,0765 . 8 . 0,4 . 1 . 100 = 6,1 kg/h (PL3.15) v 4 Thể tích vít tải định lượng Vvt: 3 Vvt = Nv / ρtr = 6,1/100 = 0,06 m /h (PL3.16) 1.10. Tính toán bộ phận vít tải tháo tro Khối lượng tro tạo thành với khối lượng trấu cấp Gtr liên quan theo công thức: Gtro = 40%.Gtr = 40%.6,1 = 2,44 kg/h. (PL3.17) Gtro: khối lượng tro tạo thành (kg/h). Gtr: khối lượng trấu cấp (kg/h). 40%: thành phần tro thu được lớn nhất trong hệ thống hóa khí [52] 1.11. Tính toán lựa chọn thiết bị phụ - Motor vít tải Với năng suất vận chuyển trấu của vít tải là 6,1 kg/h và khối lượng tro tạo thành 2,44 kg/h ta chọn motor giảm tốc loại 90W với các thông số dưới đây: + Motor 1 phase – 4 Poles + Motor AC (110V, 220V) 4 cực
  9. 156 3. Thiết kế hệ thống hóa khí trấu 1. Thùng chứa trấu 9. Cơ cấu gạt than 17. Quạt hút 2. Ống cấp không khí 10. Bình chứa tạp chất lớn 18. Động cơ quạt ly tâm 3. Vít tải cấp trấu 11. Thùng nước làm mát 19. Ống xoắn 4. Đáy buồng phản ứng 12. Rắc co 20. Tấm làm mát 5. Vít tải than 13. Van xả 21. Quạt làm mát 6. Động cơ vít tải than 14. Thùng lọc than hoạt tính 22. Cyclone lọc thô 7. Thùng chứa than 15. Béc đốt 23. Buồng phản ứng 8. Khung máy 16. Vị trí đo khí tổng hợp 24. Nắp buồng phản ứng Hình PL3.2 Hệ thống hóa khí trấu được thiết kế Nguyên lý hoạt động: Trấu được vít tải (3) cấp vào buồng phản ứng (23), tại buồng phản ứng trấu dịch chuyển từ trên xuống qua vùng sấy, vùng nhiệt phân, vùng cháy và vùng khử tạo ra khí tổng hợp và than sinh học. Dựa vào nhiệt độ cài đặt mà than sinh học được cơ cấu gạt than (9) điều khiển thời gian di chuyển qua vùng khử thích hợp. Than sinh học sau khi bị gạt xuống đáy buồng phản ứng (4) được vít tải (5) tải đến thùng chứa (7). Trong quá trình hoạt động lượng không khí cấp được điều khiển bởi quạt hút (17), không khí cấp trực tiếp vào vùng cháy qua ống cấp không khí (2). Trong buồng phản ứng khí tổng hợp tạo thành và
  10. 158 Hình PL3.4 Chế tạo cụm Cyclone lọc và ống dẫn + Hệ thống làm mát: Hệ thống làm mát gồm một thùng chứa nước bằng thép có đường kính Ø500 mm để chứa đoạn ống dẫn khí dạng lò xo; phía trên thùng là cụm giải nhiệt dạng tháp gồm tấm giải nhiệt kiểu tổ ong và quạt dọc trục, bơm nước tuần hoàn để quạt giải nhiệt. Hình PL3.5. Hình PL3.5 Hệ thống làm mát ga + Cụm lọc tinh và bét đốt: Cụm lọc tinh gồm một hình trụ có đường kính Ø300 mm, chiều cao 1000 mm. Bên trong hình trụ chứa than và bông gòn để lọc các bụi nhỏ còn sót lại sau khi qua lọc cyclone. Bét đốt giúp quan sát và đánh giá cảm quan quá trình cháy của khí sinh ra. . 4.2. Hệ thống hóa khí trấu kiểu dòng khí đi xuống được chế tạo hoàn chỉnh Hệ thống hóa khí trấu kiểu dòng khí đi xuống được chế tạo hoàn chỉnh hình PL3.6. Gồm 4 cụm như được trình bày ở phần trên gồm cụm hóa khí (1), cụm cyclone lọc (2), cụm làm mát (3) và cụm lọc tinh (4) [118].
  11. 160 PHỤ LỤC 4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Các thí nghiệm được thực hiện với lượng trấu cấp: Gtr = 6 (kg/h); lưu lượng không khí cấp khi ER = 0,2; 0,25; 0,3; 0,35 và 0,4 tương ứng là 4,58; 5,71; 6,86; 8,00 và 9,15 (m3/h). Biochar Thực T CO CO2 CH4 CnHm H2 O2 LHV STT ER yield η (%) nghiệm (oC) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (MJ/m3) (%) 1 750 0,19 17,04 1,28 4,92 0,52 4,88 0,69 4,45 37,6 22,15 T = 750 2 751 0,22 17,14 1,31 4,97 0,55 4,91 0,72 4,48 37,9 22,41 và 3 752 0,21 17,07 1,36 4,98 0,56 4,92 0,74 4,47 38 22,49 ER = 0,2 Trung 751 0,21 17,08 1,32 4,96 0,54 4,90 0,72 4,47 37,8 22,35 bình 1 751 0,25 18,49 1,43 5,82 0,62 5,28 0,75 4,99 37,4 30,61 T = 750 2 752 0,26 18,64 1,38 5,86 0,59 5,32 0,73 5,03 37,6 30,62 và 3 753 0,25 18,54 1,44 5,93 0,61 5,31 0,74 5,04 37,5 31,07 ER = Trung 0,25 752 0,25 18,56 1,42 5,87 0,61 5,30 0,74 5,02 37,5 30,77 bình 1 749 0,32 20,08 1,48 6,61 0,66 5,78 0,76 5,53 37,1 40,78 T = 750 2 754 0,29 20,19 1,53 6,7 0,68 5,82 0,81 5,58 37,4 41,40 và 3 746 0,3 20,21 1,52 6,64 0,69 5,79 0,79 5,56 37,4 41,05 ER = 0,3 Trung 750 0,30 20,16 1,51 6,65 0,68 5,80 0,79 5,56 37,3 41,08 bình 1 750 0,36 19,07 1,59 5,28 0,52 5,39 0,78 4,88 37 42,51 T = 750 2 752 0,34 19,02 1,62 5,19 0,56 5,42 0,83 4,85 37,1 42,67 và 3 748 0,34 19,16 1,61 5,22 0,55 5,4 0,84 4,87 36,6 42,74 ER = Trung 0,35 750 0,35 19,08 1,61 5,23 0,54 5,40 0,82 4,87 36,9 42,64 bình 1 751 0,42 17,92 1,69 4,13 0,46 5,04 0,88 4,29 36,4 42,98 T = 750 2 753 0,4 17,98 1,65 4,13 0,42 5,16 0,82 4,31 36,8 42,72 và 3 747 0,39 18,02 1,71 4,18 0,44 5,11 0,89 4,33 36,7 43,08 ER = 0,4 Trung 750 0,40 17,97 1,68 4,15 0,44 5,10 0,86 4,31 36,6 42,93 bình
  12. 162 Biochar Thực T CO CO2 CH4 CnHm H2 O2 LHV STT ER yield η (%) nghiệm (oC) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (MJ/m3) (%) 1 845 0,18 19,08 1,43 5,42 0,56 5,58 0,71 4,96 34,5 25,28 T = 850 2 849 0,21 19,16 1,45 5,46 0,53 5,63 0,73 4,99 34,8 25,60 và 3 852 0,21 19,13 1,44 5,47 0,56 5,59 0,72 4,98 34,7 25,47 ER = 0,2 Trung 849 0,20 19,12 1,44 5,45 0,55 5,60 0,72 4,97 34,7 25,45 bình 1 851 0,24 19,18 1,48 6,49 0,59 6,28 0,76 5,43 33,7 33,69 T = 850 2 848 0,23 19,14 1,46 6,52 0,62 6,33 0,74 5,44 34 33,93 và 3 853 0,26 19,15 1,46 6,49 0,58 6,29 0,75 5,43 33,8 33,78 ER = 0,25 Trung 851 0,24 19,16 1,47 6,50 0,60 6,30 0,75 5,43 33,8 33,80 bình 1 851 0,29 21,09 1,62 7,32 0,68 7,05 0,82 6,05 32,3 45,26 T = 850 2 848 0,32 21,18 1,57 7,29 0,68 7,12 0,81 6,06 32,6 45,39 và 3 853 0,31 21,05 1,58 7,29 0,69 7,13 0,79 6,04 32,7 45,47 ER = 0,3 Trung 851 0,31 21,11 1,59 7,30 0,68 7,10 0,81 6,05 32,5 45,37 bình 1 850 0,35 20,71 1,69 5,89 0,61 6,17 0,86 5,39 30,1 46,95 T = 850 2 852 0,36 20,77 1,65 5,92 0,58 6,24 0,83 5,42 30,5 46,71 và 3 849 0,36 20,73 1,68 5,88 0,57 6,19 0,84 5,40 30,2 46,38 ER = 0,35 Trung 850 0,36 20,74 1,67 5,90 0,59 6,20 0,84 5,40 30,3 46,68 bình 1 848 0,42 18,82 1,77 4,29 0,54 5,45 0,88 4,50 29,2 46,78 T = 850 2 849 0,41 18,94 1,74 4,35 0,52 5,56 0,85 4,55 29,4 47,47 và 3 850 0,4 18,86 1,73 4,31 0,51 5,49 0,89 4,52 29,6 47,24 ER = 0,4 Trung 849 0,41 18,87 1,75 4,32 0,52 5,50 0,87 4,53 29,4 47,16 bình
  13. 164 PHỤ LỤC 5 Kết quả thực nghiệm và xử lý số liệu thực nghiệm xác định các thông số phù hợp Cursor at Row: 1 Data Editor Maximum Rows: 13 Column: 1 File: STATC42 Number of Cols: 4 Run T2 (oC) ER C (%) LHV (MJ/Nm3) | 1 | 700 0.25 37.9 4.24 2 | 750 0.3 37.3 5.56 3 | 750 0.3 37.5 5.12 4 | 820.711 0.3 33.8 5.99 5 | 800 0.35 35.2 5.40 6 | 750 0.3 37.4 5.35 7 | 679.289 0.3 38.2 4.02 8 | 700 0.35 37.8 4.41 9 | 800 0.25 36.1 5.41 10 | 750 0.370711 36.7 4.60 11 | 750 0.229289 37.6 4.73 12 | 750 0.3 37.2 5.77 13 | 750 0.3 37.4 5.36 Length 13 13 13 13 Typ/Wth N/13 N/13 N/13 N/13 Estimated effects for C (%) Effect Estimate Stnd. Error V.I.F. average 37.3174 0.102423 A:T2 -2.65563 0.200532 1.0 B:ER -0.568197 0.200532 1.0 AA -1.25651 0.213209 1.0 Standard errors are based on total error with 9 d.f. Analysis of Variance for C Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value A:T2 14.1048 1 14.1048 175.37 0.0000 B:ER 0.645698 1 0.645698 8.03 0.0196 AA 2.79335 1 2.79335 34.73 0.0002 Total error 0.723842 9 0.0804269 Total (corr.) 18.2677 12
  14. 166 Estimated effects for LHV (MJ/Nm3) Effect Estimate Stnd. Error V.I.F. average 5.432 0.0834815 A:T 1.2365 0.131996 1.0 AA -0.411999 0.141549 1.01731 BB -0.751996 0.141549 1.01731 Standard errors are based on total error with 9 d.f. Analysis of Variance for LHV Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value A:T2 3.05787 1 3.05787 87.75 0.0000 AA 0.295209 1 0.295209 8.47 0.0173 BB 0.983488 1 0.983488 28.22 0.0005 Total error 0.313612 9 0.0348458 Total (corr.) 4.52931 12 R-squared = 93.0759 percent R-squared (adjusted for d.f.) = 90.7679 percent Standard Error of Est. = 0.18667 Mean absolute error = 0.122794 Durbin-Watson statistic = 2.22398 (P=0.7767) Lag 1 residual autocorrelation = -0.146377 Regression coeffs. for LHV Coefficient Estimate constant -63.7276 A:T2 0.135965 B:ER 90.2395 AA -0.0000823998 BB -150.399
  15. 170 PHỤ LỤC 6 ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ CHẤT LƯỢNG THAN SINH HỌC 1. Tiêu chí đánh giá chất lượng than sinh học Có nhiều tiêu chí để đánh giá than sinh học như: diện tích bề mặt riêng, thành phần carbon, độ pH và khả năng trao đổi cation. - Diện tích bề mặt riêng của than sinh học phụ thuộc vào nguyên liệu để sản xuất than và đặc biệt là nhiệt độ hình thành than sinh học. Nhiệt độ thấp thì diện tích bề mặt riêng thấp và ngược lại. Diện tích bề mặt riêng của than sinh học có ý nghĩa rất lớn trong việc dùng than sinh học để xử lý môi trường hoặc cải tạo đất. - Khi nhiệt độ càng cao, than sinh học sản xuất ra có thành phần carbon càng thấp, độ pH càng tăng cao và khả năng trao đổi cation (CEC - Cation Exchange Capacity) cũng tăng. Trong nghiên cứu này, than sinh học được đánh giá chất lượng ở diện tích bề mặt riêng thông qua khả năng chứa nước và tác động của than sinh học đến với cây trồng. 2. Kết quả đánh giá chất lượng than sinh học ở tiêu chí diện tích bề mặt riêng Lấy 3 mẫu than sinh học thu được ở các thí nghiệm: o - Thí nghiệm với hệ số không khí cấp ER = 0,2 và nhiệt độ vùng khử T2 = 750 C o - Thí nghiệm với hệ số không khí cấp ER = 0,3 và nhiệt độ vùng khử T2 = 825 C o - Thí nghiệm với hệ số không khí cấp ER = 0,4 và nhiệt độ vùng khử T2 = 900 C Cho chứa nước đến khi không còn chứa được nữa, rồi tính toán lượng nước chứa được, kết quả thu được như sau: - Với than sinh học thu được khi hệ số không khí cấp ER = 0,2 và nhiệt độ vùng khử o T2 = 750 C thì lượng chứa nước là 3,9 ml/gram. - Với than sinh học thu được khi hệ số không khí cấp ER = 0,3 và nhiệt độ vùng khử o T2 = 825 C thì lượng chứa nước là 4,5 ml/gram. - Với than sinh học thu được khi hệ số không khí cấp ER = 0,4 và nhiệt độ vùng khử o T2 = 900 C thì lượng chứa nước là 5,6 ml/gram. Nhận xét
  16. 172 + 3 chậu chứa than sinh học có lượng chứa nước 5,6 ml/gram Thời gian trồng được tiến hành 35 ngày: mỗi 7 ngày lấy số liệu chiều cao thân bắp và lấy số liệu 5 lần, trong thời gian trên để kích thích sự tăng trưởng và phát triển của bắp, tuần đầu tiên các chậu đều được bón lượng phân bón UREA là 10 gram như nhau. Các chậu được tưới với lượng nước như nhau, mỗi ngày 2 lần, mỗi lần 500ml nước cho mỗi chậu. Các chậu thí nghiệm được đánh số thứ tự và bố trí ngẫu nhiên trong khu vực thí nghiệm (Hình PL6.1). Hình PL6.1 Bố trí chậu thí nghiệm Khi kết thúc 35 ngày thí nghiệm kiểm tra chiều cao thân cây và kiểm tra chiều dài và trọng lượng rễ cây. Kết quả thí nghiệm cho thấy chiều dài của thân và rễ cây bắp tăng khi tăng tỉ lệ than sinh học trong đất (Hình PL6.2), điều này cho thấy khả năng giữ nước của than sinh học có ảnh hưởng đến sự phát triển của cây bắp là rõ rệt [83]. Trong thí nghiệm này, chiều cao cây bắp sau 35 ngày khi trồng trong chậu chỉ chứa đất đạt 70 cm, trong khi đó chiều cao của thân cây bắp ở các chậu có tỉ lệ than sinh học 1%, 3% và 5% lần lược là 80 cm, 93 cm và 107 cm.
  17. 174 Kết luận - Cùng là than sinh học có lượng chứa nước như nhau, nhưng nếu tăng tỉ lệ trộn thì chiều cao của thân cây bắp cũng lớn hơn. Điều này là do khi tỉ lệ lượng than sinh học trộn vào tăng lên thì khả năng giữ nước của đất tăng lên, giúp kéo dài thời gian cung cấp nước cho nhu cầu sinh trưởng và phát triển của cây bắp, vì vậy cây bắp phát triển tốt hơn. Bên cạnh đó, việc tăng lượng than sinh học trong đất còn giúp cho đất có thể giữ được tốt hơn các khoáng chất vốn có của đất và các loại phân bón bổ sung vào đất. - Đặc biệt là biểu đồ chỉ ra rằng cùng với tỷ lệ trộn than sinh học vào đất nhưng với loại than có lượng chứa nước lớn hơn thì sự phát triển của cây bắp cũng tốt hơn. - Có sự khác biệt về chất lượng của than sinh học khi thay đổi các thông số công nghệ của hệ thống hóa khí trấu kiểu dòng khí đi xuống. Vì vậy, tùy theo nhu cầu sử dụng than sinh học hoặc khí tổng hợp mà có thể lựa chọn thông số công nghệ cho quá trình hoạt động của hệ thống hóa khí trấu kiểu dòng khí đi xuống.
  18. 176 Hình PL7.4 Chế tạo buồng phản ứng Hình PL7.5 Khảo nghiệm sơ bộ và trữ khí Hình PL7.6 Hệ thống hóa khí đã chế tạo hoàn chỉnh
  19. 178 Hình PL7.10 Kiểm tra chiều cao của bắp Hình PL7.11 Thu thập số liệu thí nghiệm