Luận án Nghiên cứu sử dụng khí tổng hợp từ sinh khối cho động cơ diesel phát điện cỡ nhỏ
Nguồn nhiên liệu truyền thống có mức độ phát thải cao, ảnh hưởng đến môi trường và
sức khỏe con người và sẽ dần bị cạn kiệt trong tương lai gần. Do vậy, nhiệm vụ cấp bách
đặt ra cho các nhà khoa học là cần tìm ra các nguồn năng lượng sạch, rẻ, dồi dào để thay
thế cho nguồn nhiên liệu hóa thạch.
Từ nhiều thập k nay các nhà khoa học trên thế giới đã tập trung tìm các nguồn nhiên
liệu thay thế nhiên liệu hóa thạch như năng lượng mặt trời, năng lượng sóng biển, năng
lượng gió và đặc biệt là năng lượng sinh học được sản xuất từ thực vật và các chất thải sinh
hoạt, công nghiệp. Sinh khối là nguồn nguyên liệu từ các phụ phẩm nông nghiệp hay từ các
hoạt động sản xuất lâm nghiệp Nguồn sinh khối này có giá thành thấp đồng thời là
nguyên liệu có hàm lượng lưu huỳnh thấp. Hơn nữa, việc sử dụng sinh khối cũng góp phần
làm giảm phát thải CO2 ra bầu khí quyển.
Việt Nam có điều kiện khí hậu để phát triển nhiều loại cây làm nguyên liệu cho nhiên
liệu sinh học, có nhiều loại sinh khối, thế mạnh để phát triển nguồn nhiêu liệu này. Sinh
khối là các phế phẩm từ nông nghiệp (rơm rạ, bã mía, vỏ, xơ bắp), phế phẩm lâm nghiệp
(lá khô, vụn gỗ), giấy vụn, metan từ các bãi chôn lấp, trạm xử lý nước thải, chất thải từ các
trang trại chăn nuôi gia súc và gia cầm. Nguyên liệu sinh khối có thể được sử dụng ở dạng
rắn, lỏng hoặc khí. Trong đó gỗ là một dạng sinh khối phổ biến, hiện vẫn đang là loại chất
đốt chính, được sử dụng cho đun nấu trong hộ gia đình ở nhiều nước trên thế giới. Sinh
khối là một dạng năng lượng - nhiên liệu có sẵn tại chỗ với tiềm năng lớn nhưng còn nhiều
bất tiện trong việc sử dụng như: nhiệt trị (kJ/kg) thấp, khối lượng riêng (kg/m3) nhỏ, độ ẩm
cao, khi đun phát thải nhiều khói, bụi. Vì vậy, để thúc đẩy việc sản xuất và sử dụng năng
lượng sinh khối hiệu quả hơn, sạch hơn, nhiều nước trên thế giới đã không ngừng nghiên
cứu cải tiến công nghệ đốt. Từ cách đốt truyền thống “đốt trực tiếp” đang được xem xét
nghiên cứu để có thể dần chuyển sang đốt gián tiếp thông qua công nghệ khí hoá. Công
nghệ này được xem như là phương pháp hữu hiệu để chuyển nhiên liệu rắn sang nhiên liệu
khí và được tích trữ vào bình chứa để vận chuyển dễ dàng hơn, đồng thời điều chỉnh quá
trình cháy để tăng hiệu quả và giảm ô nhiễm với nhiên liệu khí cũng thuận lợi hơn. Việc sử
dụng nguyên liệu sinh khối để làm nhiên liệu thay thế được coi là tiện lợi, sạch sẽ và phù
hợp hơn cho các mục đích sử dụng nhiệt khác nhau, kể cả cho phát điện.
145 trang
16180
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu sử dụng khí tổng hợp từ sinh khối cho động cơ diesel phát điện cỡ nhỏ", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu sử dụng khí tổng hợp từ sinh khối cho động cơ diesel phát điện cỡ nhỏ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------- BÙI VĂN CHINH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG KHÍ TỔNG HỢP TỪ SINH KHỐI CHO ĐỘNG CƠ DIESEL PHÁT ĐIỆN CỠ NHỎ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------- BÙI VĂN CHINH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG KHÍ TỔNG HỢP TỪ SINH KHỐI CHO ĐỘNG CƠ DIESEL PHÁT ĐIỆN CỠ NHỎ Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực Mã số: 62520116 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS KHỔNG VŨ QUẢNG 2. PGS.TS PHẠM VĂN THỂ Hà Nội - 2016 - i - LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong các công trình nào khác! Hà Nội, ngày 07 tháng 12 năm 2016 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN NGHIÊN CỨU SINH PGS.TS Khổng Vũ Quảng Bùi Văn Chinh PGS.TS Phạm Văn Thể - ii - LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Sau đại học, Viện Cơ khí Động lực và Bộ môn Động cơ đốt trong, Viện tiên tiến Khoa học và Công nghệ đã cho phép tôi thực hiện luận án tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Xin cảm ơn Viện Đào tạo Sau đại học và Viện Cơ khí Động lực về sự hỗ trợ và giúp đỡ trong suốt quá trình tôi làm luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Khổng Vũ Quảng và PGS.TS Phạm Văn Thể đã hướng dẫn tôi hết sức tận tình và chu đáo về mặt chuyên môn để tôi có thể thực hiện và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành biết ơn Quý thầy, cô Bộ môn và Phòng thí nghiệm Động cơ đốt trong - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội luôn giúp đỡ và dành cho tôi những điều kiện hết sức thuận lợi để hoàn thành luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Hoàng Lương là Chủ nhiệm đề tài, Phòng thí nghiệm Hệ thống Năng lượng nhiệt, Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh, Viện Kỹ thuật Hóa - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ thực hiện chế tạo và giúp đỡ trong suốt quá trình tôi tham gia làm thực nghiệm. Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, Ban lãnh đạo Khoa Công nghệ Ôtô và các thầy cô trong Khoa đã hậu thuẫn và động viên tôi trong suốt quá trình nghiên cứu học tập. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy phản biện, các thầy trong hội đồng chấm luận án đã đồng ý đọc duyệt và góp các ý kiến quý báu để tôi có thể hoàn chỉnh luận án này và định hướng nghiên cứu trong tương lai. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè, những người đã động viên khuyến khích tôi trong suốt thời gian tôi tham gia nghiên cứu và thực hiện công trình này. Nghiên cứu sinh Bùi Văn Chinh - iii - MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................................................. ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ................................................................................... vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .................................................................................................................. vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ .................................................................................................. ix MỞ ĐẦU .......................................................................................................................................................... 1 i. Mục đích, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................................... 2 ii. Phƣơng pháp nghiên cứu ..................................................................................................................... 2 iii. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ............................................................................................................. 2 iv. Tính mới của Luận án .......................................................................................................................... 3 v. Các nội dung chính ............................................................................................................................... 3 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................................................................... 4 1.1. Tổng quan về nhiên liệu sinh học ........................................................................................................ 4 1.1.1. Giới thiệu chung về nhiên liệu sinh học ........................................................................................ 4 1.1.2. Chiến lược phát triển sử dụng NLSH ở Việt Nam ......................................................................... 5 1.2. Khái quát chung, ƣu, nhƣợc điểm của syngas ................................................................................. 10 1.2.1. Khái quát chung về syngas .......................................................................................................... 10 1.2.2. Tính chất lý hóa của syngas ......................................................................................................... 11 1.2.3. Ưu, nhược điểm của syngas ......................................................................................................... 12 1.3. Tổng quan tình hình nghiên cứu sản xuất syngas từ sinh khối ...................................................... 13 1.3.1. Nghiên cứu sản xuất syngas trên thế giới .................................................................................... 13 1.3.2. Nghiên cứu sản xuất syngas tại Việt Nam ................................................................................... 15 1.4. Tình hình nghiên cứu sử dụng syngas cho ĐCĐT ........................................................................... 21 1.4.1. Trên thế giới ................................................................................................................................ 22 1.4.2. Tại Việt Nam ............................................................................................................................... 27 1.5. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu ................................................................................................. 27 1.6. Kết luận chƣơng 1 .............................................................................................................................. 28 CHƢƠNG 2. HÌNH THÀNH HỖN HỢP VÀ CHÁY TRONG ĐỘNG CƠ LƢỠNG NHIÊN LIỆU DIESEL/SYNGAS ......................................................................................................................................... 29 2.1. Đặc điểm quá trình cháy của lƣỡng nhiên liệu diesel/syngas cho động cơ diesel .......................... 29 - iv - 2.2. Cơ chế hình thành hỗn hợp và cháy khi sử dụng lƣỡng nhiên liệu diesel/syngas cho động cơ diesel .............................................................................................................................................................. 30 2.2.1. Quá trình hình thành hỗn hợp ...................................................................................................... 30 2.2.2. Quá trình cháy ............................................................................................................................. 31 2.3. Cơ sở tính toán quá trình cấp syngas ............................................................................................... 36 2.3.1. Yêu cầu của quá trình cấp syngas trên đường nạp của động cơ ................................................... 36 2.3.2. Cơ sở lý thuyết phần mềm mô phỏng CFD Fluent ...................................................................... 37 2.4. Cơ sở lý thuyết tính toán quá trình cháy lƣỡng nhiên liệu diesel/syngas cho động cơ diesel ....... 42 2.4.1. Cơ sở lý thuyết mô phỏng quá trình cháy .................................................................................... 42 2.4.2. Quy luật cháy và mô hình cháy ................................................................................................... 47 2.4.3. Mô hình tính toán các thành phần phát thải ................................................................................. 50 2.5. Kết luận chƣơng 2 .............................................................................................................................. 53 CHƢƠNG 3. MÔ PHỎNG CUNG CẤP SYNGAS VÀ CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ MITSUBISHI S3L2 SỬ DỤNG DIESEL/SYNGAS ................................................................................... 55 3.1. Giới thiệu chung ................................................................................................................................. 55 3.2. Đối tƣợng nghiên cứu mô phỏng ....................................................................................................... 56 3.3. Chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ sử dụng lƣỡng nhiên liệu diesel/syngas ...................... 57 3.3.1. Động cơ sử dụng lưỡng nhiên liệu ............................................................................................... 57 3.3.2. Cơ sở tính toán đường ống cấp syngas trên đường nạp của động cơ ........................................... 58 3.4. Nghiên cứu mô phỏng quá trình cháy của động cơ diesel sử dụng lƣỡng nhiên liệu diesel/syngas . .............................................................................................................................................................. 64 3.4.1. Nghiên cứu mô phỏng động cơ lưỡng nhiên liệu diesel/syngas................................................... 64 3.4.2. Trình tự tính toán mô phỏng ........................................................................................................ 66 3.4.3. Kết quả và thảo luận .................................................................................................................... 67 3.5. Kết luận chƣơng 3 .............................................................................................................................. 89 CHƢƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ............................................................. 91 4.1. Mục tiêu và phạm vi thực nghiệm .................................................................................................... 91 4.2. Thiết bị và chế độ thực nghiệm ......................................................................................................... 91 4.2.1. Động cơ thực nghiệm .................................................................................................................. 91 4.2.2. Máy phát điện DT12-MS ............................................................................................................. 91 4.2.3. Nhiên liệu thực nghiệm................................................................................................................ 92 4.2.4. Sơ đồ hệ thống thực nghiệm ........................................................................................................ 92 - v - 4.2.5. Thiết kế và chế tạo đường cấp syngas trên đường nạp của động cơ thực nghiệm ....................... 93 4.2.6. Thiết kế và chế tạo đường ống xả cho động cơ và lắp đặt các đầu cảm biến ............................... 95 4.2.7. Thiết bị phân tích phát thải khí .................................................................................................... 96 4.2.8. Bộ điều khiển tải và bộ nhiệt điện trở .......................................................................................... 97 4.2.9. Thiết bị đo công suất điện ............................................................................................................ 97 4.2.10.Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu diesel .......................................................................................... 98 4.2.11.Các thiết bị đo khác .................................................................................................................... 99 4.2.12.Chế độ thực nghiệm ................................................................................................................. 101 4.3. Kết quả thực nghiệm và thảo luận .................................................................................................. 102 4.3.1. Ảnh hưởng của lưu lượng syngas đến hệ số dư lượng không khí .............................................. 102 4.3.2. Ảnh hưởng của lưu lượng syngas đến công suất ....................................................................... 103 4.3.3. Ảnh hưởng của lưu lượng syngas đến tính năng kinh tế ............................................................ 105 4.3.4. Đánh giá về thành phần khí thải của động cơ ............................................................................ 105 4.3.5. Lượng diesel thay thế ứng với các lưu lượng syngas khác nhau ............................................... 108 4.4. So sánh kết quả tính toán mô phỏng với kết quả thực nghiệm .................................................... 110 4.5. Kết luận chƣơng 4 ............................................................................................................................ 112 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI .......................................................... 113 Kết luận chung ......................................................................................................................................... 113 Hƣớng phát triển của đề tài .................................................................................................................... 114 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ..................................................... 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................................... 116 PHỤ LỤC ..................................................................................................................................................... 121 - vi - DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Diễn giải Đơn vị Syngas Nhiên liệu khí tổng hợp được sản xuất từ sinh khối - ĐCĐT Động cơ đốt trong - CO Mônôxit cácbon %vol HC Hydro cácbon ppm NOx Ôxit nitơ ppm CO2 Cácboníc %vol PM Phát thải dạng hạt %vol SOx Thành phần ôxít lưu huỳnh g/L soot Bồ hóng g/kW.h %DOtt Phần trăm nhiên liệu diesel được cắt giảm % AVL-DiSmoke 4000 Thiết bị phân tích khí thải dạng hạt động cơ của hãng AVL - AVL-DiGas 4000 Thiết bị phân tích thành phần khí thải động cơ của hãng AVL - Hệ số dư lượng không khí lamda - A/F T lệ không khí nhiên liệu - Tsyngas N ... products to produce ethanol and hydrogen. Department of Biochemistry and Molecular Biology Michigan State University East Lansing, MI 48824. [38] John Scahill, et. al (April 2006) Trace Metal Scavenging from Biomass Syngas Using Novel Sorbents, University of Alabama at Birmingham. [39] Juan Daniel Martínez et. al, (2012) Syngas production in downdrart biomass gasifiers and its application using internal combustion engines. Renewable Energy 38, 1-9. [40] Karim, G. A. and Liu, Z. A (1992) prediction model for knock in dual fuel engine. SAE transaction 921550. [41] K. Maniatis, (2001) Progress in biomass gasification over veiw. Rue de la loi 200, 1049, Brussel, Belgium. [42] Lavoie, G. A., Heywood, J. B., and Keck, J.C (1970), Experimental and Theoretical Study of Nitric Oxide Formation in Internal Combustion Engines. Combustion Science and Technology, Vol.1, p313-326. [43] Le Doan Dien (February 1991) Personal communication at the working visit by a senior delegation from Institute for Post Harvest Technology (Vietnam) to Energy Program of Asian Institute of Technology (AIT), Thailand. [44] Liu, Z. and Karim, G. A (1995) The ignition delay period in dual fuel diesel engine. -119- SAE paper 950466. [45] Maria Puig-Arnavat et al (2010) Review and analysis of biomass gasification models. Renewable and Sustainable Energy review 14, pp2841-2851. [46] Marco Chiodi, (2011) An Innovative 3D-CFD Approach towards Virtual Development of Internal Combustion Engines, 1 st Edition, ISBN 978-3-8348-1540- 8. [47] M. Baratta, A.E. Catania, E. Spessa, and A. Vassallo (2005) Development of an Improved Fractal Model for the Simulation of Turbulent Flame Propagation in SI Engines. SAE paper 2005-24-082. [48] MIKHEEV A, et. Al (2003) Experimental study of syngas high-temperature plasma characteristics, Papers of Technical Meeting on Frontier Technology and Engineering, IEE Japan, Z0969A, ISSN: VOL. FTE-03; NO.32-44; PAGE.37-42. [49] Noboru Miyamoto, Takemi Chikahisa, Tadashi Murayama, Robert Sawyer (1985) Description and Analysis of Diesel Engine Rate of Combustion and Performance Using Wiebe's Functions. SAE paper 850107. [50] O. Badr, G.A. Karim, B. Liu (1999) An examination of the fame spread limits in a dual fuel engine. Applied Thermal Engineering 19 p.1071-1080. [51] P. Abdul Salam, S. Kumar and Manjula Siriwardhana (10/2010) Report on the status of biomass gasification in Thailand and Cambodia. Energy Environment Partnership (EEP) Mekong Region. [52] Pham Hoang Luong (June 2007) Promoting eficient and clean use of biomass fuels for energy production in Vietnam. The project final report (code: AP05\PRJ03\Nr06), submitted to the Flemish Inter-University Council for University Development Cooperation (VLIR UOS, Belgium). [53] Qingluan Xue and Rodney Fox, May 22-24, (2012) An Euler-Euler CFD Model for Biomass Gasification in Fluidized Bed. NETL Conference on Multiphase Flow Science Morgantown, WV. [54] R. Uma et al. (2004) Emission characteristics of an electricity generation system in diesel alone and dual fuel modes. Biomass and Bioenergy 27, pp. 195–203. [55] Thyagarajian and Babu (1985) A combustion model for a dual fuel direct injection diesel engine. Proceedings of COMODIA Symposium on Diagnostics and Modeling of combustion in Reciprocating Engines, Tokyo, p.607. [56] Tim Lieuwen, Vigor Yang, Richard Yetter, (2010) Synthesis Gas Combustion Fundamentals and Applications, Journal of Propulsion and Power, Combustion Science and Technology, and the Proceedings of the Combustion Institute, ISBN 978-1-4200-8534-1, Pages 31-36. [57] T. Shudo, T. Takahashi, (2004) Influence of reformed gas composition on HCCI combustion engine system fueled with DME and H2-CO-CO2 which are onboard- reformed from methanol utilizing engine exhaust heat, Transactions of Japan -120- Society of Mechanical Engineering, Part B 70 (698) 2663-2669. [58] T. Shudo (2006). An HCCI combustion engine system using on-board reformed gases of methanol with waste heat recovery: ignition control by H2, Inter-national Journal of Vehicle Design 41 206-226. [59] Tung D. Nguyen, (2009) present state, potential and the future of electrical Power generation from Biomass residues in Vietnam. Agricultural Engineering international: the CIGR Ejournal. [60] Valério, M., Raggi, K., and Sodré, J, (2003) Model for Kinetic Formation of CO Emissions in Internal Combustion Engines. SAE Paper 2003-01-3138. [61] Wang J, Huang Z, Fang Y, Liu B, Zeng K, Miao H, et al (2007) Combustion behaviors of a direct-injection engine operatingon various fractions of natural gasehydrogen blends. International Journal of hydrogen Energy 32:3555e64. [62] W.F. Fassinou, L. Van de Steene, E. Martin, F. Broust, J.S. Teglbjaerg and Hoang- Luong Pham (2005) Char quality and tar formation independence: First experiments in a new two stages gasifier, Proceeding of the 14 th European Biomass Conference and Exhibition: Biomass for Energy, Industry and Climate Protection, Paris 17-19 October, 6 pages. [63] Woschni. G, A Universally, Applicable Equation for the Instantaneous Heat Transfer Coefficient in Internal Combustion Engines, SAE paper 6700931. [64] Yildirim, A., Gul, M., Ozatay, E, and Karamangil, I (2006) Simulation of hydrocarbon Emissions from an SI Engine, SAE paper 2006-01-1196. [65] Yu, R. C., V. W. Wong and S. M (1980) Shah. Sources of hydro carbon emissions from direct injection diesel Engines. SAE paper 800048. [66] Z. Liu and G. A. Karim (1995) Knock characteristics of dual-fuel engines fuelled with hydrogen fuel. International Journal of hydrogen Energy, 20, p.919-924. -121- PHỤ LỤC DANH MỤC PHỤ LỤC Trang Phụ lục 1. Các số liệu và bảng kết quả thực nghiệm 1 Phụ lục 1.1. Các nhiệm vụ chủ yếu và giải pháp chính của Đề án phát triển NLSH đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025 1 Phụ lục 1.2. Thông số kỹ thuật cơ bản của máy phát điện DT12-MS 1 Phụ lục 1.3. Kết quả thực nghiệm với nhiên liệu diesel tại các chế độ tải 2 Phụ lục 1.4. Kết quả thực nghiệm với nhiên liệu DO-S25% 3 Phụ lục 1.5. Kết quả thực nghiệm với nhiên liệu DO-S50% 3 Phụ lục 1.6. Kết quả thực nghiệm với nhiên liệu DO-S75% 4 Phụ lục 1.7. Kết quả thực nghiệm với nhiên liệu DO-S100% 4 Phụ lục 1.8. Sơ đồ thực nghiệm hệ thống sản xuất syngas cung cấp cho cụm động cơ diesel - máy phát điện 5 Phụ lục 1.9. Thiết kế đường cung cấp syngas 6 Phụ lục 1.10. Bản vẽ thiết kế đường cung cấp syngas và đường nạp động cơ thử nghiệm 7 Phụ lục 1.11. Thiết kế chi tiết đường nạp 8 Phụ lục 2. Một số hình ảnh về trang thiết bị và quá trình nghiên cứu thực nghiệm 9 Phụ lục 2.1. Hình ảnh các phương án thiết kế, lắp đặt và bố trí chung hệ thống thử nghiệm cụm động cơ diesel-máy phát điện sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel/syngas 9 Phụ lục 2.2. Sơ đồ bố trí thiết bị thực nghiệm thực tế 10 Phụ lục 2.3. Sơ đồ thiết kế, tính toán đường cấp syngas trên đường nạp của động cơ thử nghiệm (có điều chỉnh lại cho phù hợp) 11 Phụ lục 2.4. Sơ đồ bố trí thiết bị đo công suất điện của cụm động cơ diesel-máy phát điện và các thiết bị tải (nhiệt điện trở) 12 1 Phụ lục 1. Các số liệu và bảng kết quả thực nghiệm Phụ lục 1.1. Các nhiệm vụ chủ yếu và giải pháp chính của Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025 Công nghệ sản xuất NLSH ở nước ta đạt trình độ tiên tiến trên thế giới. Sản lượng etanol và dầu thực vật đạt 1,8 triệu tấn, đáp ứng khoảng 5% nhu cầu xăng dầu của cả nước. Do vậy Đề án có 4 nhiệm vụ chủ yếu và 6 giải pháp chính để phát triển nhiên liệu sinh học cụ thể như sau: Bốn nhiệm vụ đó là: - Nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ (R–D); - Triển khai sản xuất thử sản phẩm (P) phục vụ phát triển nhiên liệu sinh học; - Hình thành và phát triển ngành công nghiệp sản xuất nhiên liệu sinh học; - Xây dựng tiềm lực phục vụ phát triển nhiên liệu sinh học và hợp tác quốc tế trên cơ sở chủ động tiếp nhận, làm chủ và chuyển giao các tiến bộ kỹ thuật, công nghệ, thành tựu khoa học mới trên thế giới. Sáu giải pháp bao gồm: - Đẩy mạnh việc triển khai ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào thực tiễn sản xuất, khuyến khích thực hiện chuyển giao công nghệ và tạo lập môi trường đầu tư phát triển nhiên liệu sinh học; - Tăng cường đầu tư và đa dạng hóa các nguồn vốn để thực hiện có hiệu quả các nội dung của Đề án; - Tăng cường xây dựng cơ sở vật chất kỹ thuật và đào tạo nguồn nhân lực phục vụ nhu cầu phát triển nhiên liệu sinh học; - Hoàn thiện hệ thống cơ chế, chính sách, văn bản quy phạm pháp luật để phát triển nhiên liệu sinh học; - Mở rộng và tăng cường hợp tác quốc tế để học hỏi kinh nghiệm về phát triển nhiên liệu sinh học; - Nâng cao nhận thức cộng đồng về phát triển nhiên liệu sinh học. Phụ lục 1.2. Thông số kỹ thuật cơ bản của máy phát điện DT12-MS TT Thông số Giá trị Đơn vị 1 Công suất liên tục 12/10 KVA/kW 2 Công suất dự phòng 13,2 KVA/kW 3 Điện áp 380/220 V 4 Tần số 50 Hz 5 Hệ số công suất cos phi 0,8 - 6 Dòng điện định mức 19,5 A 7 Trọng lượng khô 420 kg 8 Số pha 1 pha 9 Đề điện 12 V 2 Phụ lục 1.3. Kết quả thực nghiệm với nhiên liệu diesel tại các chế độ tải TT Tải (%) Công suất (kW) Gkk (kg/h) CO (ppm) CO2 (ppm) HC (ppm) NOx (ppm) soot (g/kWh) GnlDO (g/h) Ne-dien Ne-TN λ 1 10 1,1 1,36 56,05 100 40000 34 523 0,002524 1050 3,68 2 20 2,1 2,59 56,65 100 37000 40 619 0,002402 1200 3,26 3 40 3,8 4,69 57,5 100 49000 55 659 0,002746 1548 2,56 4 60 5,65 6,98 57,8 200 65000 93 702 0,009655 1980 2,01 5 80 7,7 9,51 58,9 500 89000 150 586 0,045461 2508 1,62 6 90 8,5 10,49 58,65 1200 105000 237 540 0,102622 2766 1,46 7 100 8,75 10,80 57,15 3300 124000 431 444 0,309598 3024 1,30 3 Phụ lục 1.4. Kết quả thực nghiệm của động cơ sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel/syngas với độ mở 25% của van tiết lưu cấp syngas TT Tải (%) Ne (kW) Gkk (kg/h) CO (ppm) CO2 (ppm) HC (ppm) NOx (ppm) soot (g/kWh) GSyngas (g/s) Tsyngas 0 C Gnl(DO) (g/h) λ 1 10 1,1 53,4 5000 40000 67 305 0,00015 2,09 37,0 870 2,74 2 20 2,0 53,55 4700 47000 73 420 0,00011 2,09 37,2 1071 2,34 3 40 3,8 53,3 4100 58000 86 396 0,00035 2,1 37,6 1380 1,94 4 60 5,65 52,75 3200 74000 128 515 0,00234 2,1 37,6 1743 1,61 5 80 7,65 50,95 2500 102000 234 528 0,06422 2,11 37,7 2250 1,25 6 90 8,45 50,4 3900 122000 429 495 0,26122 2,11 37,8 2514 1,13 7 100 8,35 41,15 4100 158000 960 470 0,4786 2,13 37,8 2958 0,80 Phụ lục 1.5. Kết quả thực nghiệm của động cơ sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel/syngas với độ mở 50% của van tiết lưu cấp syngas TT Tải (%) Ne (kW) Gkk (kg/h) CO (ppm) CO2 (ppm) HC (ppm) NOx (ppm) soot (g/kWh) GSyngas (g/s) Tsyngas 0 C Gnl(DO) (g/h) λ 1 10 1,1 53,25 8400 41000 38 175 0,001009 3,39 37,9 741 2,34 2 20 2,05 53,3 7400 47000 28 349 0,000651 3,39 37,8 858 2,18 3 40 3,75 53,4 6200 61000 31 404 0,000734 3,39 37,7 1230 1,79 4 60 5,6 52,9 4800 77000 69 444 0,006628 3,40 37,7 1659 1,47 5 80 7,7 51,6 2900 104000 159 501 0,037999 3,41 37,6 2157 1,19 6 90 8,45 50,5 3800 125000 342 442 0,21018 3,41 37,6 2523 1,04 7 100 8,15 40,3 4700 168000 1160 306 0,32016 3,42 37,6 2928 0,74 4 Phụ lục 1.6. Kết quả thực nghiệm của động cơ sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel/syngas với độ mở 75% của van tiết lưu cấp syngas TT Tải (%) Ne (kW) Gkk (kg/h) CO (ppm) CO2 (ppm) HC (ppm) NOx (ppm) soot (g/kWh) GSyngas Tsyngas 0 C Gnl(DO) (g/h) λ (g/s) 1 10 1,1 52,55 12800 46000 31 86 0,00554 5,07 37,5 558 2,03 2 20 2,0 52,95 11700 55000 26 222 0,00262 5,08 37,5 732 1,86 3 40 3,8 53,15 9300 69000 34 484 0,00179 5,1 37,6 1110 1,57 4 60 5,6 53,1 6800 86000 56 420 0,00419 5,11 37,7 1413 1,37 5 80 7,7 52,2 3600 114000 128 470 0,05338 5,12 37,8 1962 1,12 6 90 8,4 50,7 4200 144000 452 400 0,41477 5,13 37,9 2379 0,96 7 100 7,8 39,3 6300 182000 1608 255 0,51688 5,15 37,9 2967 0,64 Phụ lục 1.7. Kết quả thực nghiệm của động cơ sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel/syngas với độ mở 100% của van tiết lưu cấp syngas TT Tải (%) Ne (kW) Gkk (kg/h) CO (ppm) CO2 (ppm) HC NOx (ppm) soot (g/kWh) GSyngas (g/s) Tsyngas 0 C Gnl(DO) (g/h) λ (ppm) 1 10 1,1 52,1 18900 56000 59 70 0,00459 6,88 39,1 477 1,64 2 20 2,0 52,4 17200 62000 65 138 0,00352 6,92 39,7 543 1,63 3 40 3,75 53,2 11600 79000 57 429 0,0011 6,88 40,1 804 1,46 4 60 5,6 53,1 8100 98000 79 558 0,0046 6,88 40,6 1170 1,27 5 80 7,55 52,55 5700 124000 171 466 0,11553 6,95 41,3 1719 1,07 6 90 7,55 41,9 6200 128000 650 218 0,4295 6,98 41,9 2291 0,73 7 100 6,9 36,2 6700 135000 969 238 0,5286 6,99 42,4 2904 0,55 5 Phụ lục 1.8. Sơ đồ thực nghiệm hệ thống khí hóa sinh khối cung cấp nhiên liệu khí syngas cho cụm động cơ diesel - máy phát điện 6 7 8 9 Phụ lục 2. một số hình ảnh về trang thiết bị và quá trình nghiên cứu thực nghiệm Phụ lục 2.1. Hình ảnh các phương án thiết kế, lắp đặt và bố trí chung hệ thống thử nghiệm cụm động cơ diesel-máy phát điện sử dụng nhiên liệu diesel/syngas Thiết kế đường cấp khí syngas trên đường nạp của động cơ thử nghiệm Lắp đặt hệ thống phân tích khí thải và cảm biến đo lưu lượng khí nạp Lắp đặt cảm biến đo lưu lượng khí nạp và hệ thống phân tích khí thải Điều chỉnh lưu lượng khí syngas trên đường nạp của động cơ thực nghiệm Lắp đặt thiết bị đo áp suất và nhiệt độ trên đường nạp của động cơ Lắp đặt thiết bị nhiệt điện trở Lắp đặt đường nạp cho động cơ thử nghiệm 10 Phụ lục 2.2. Sơ đồ bố trí thiết bị thực nghiệm thực tế Cụm động cơ diesel-máy phát điện Nhiệt điện trở Hệ thống khí hóa sinh khối Cảm biến lưu lượng khí nạp Hệ thống phân tích khí thải Đồng hồ đo công suất điện Thiết bị đo lưu lượng khí syngas Van tiết lưu điều chỉnh lưu lượng khí syngas Thiết bị đo mức tiêu hao nhiên liệu diesel 11 Phụ lục 2.3. Sơ đồ thiết kế, tính toán đường cấp khí syngas trên đường nạp của động cơ thử nghiệm (có điều chỉnh lại cho phù hợp) Đường cấp khí syngas Đường nạp của động cơ thử nghiệm Đường cấp khí syngas Đường nạp của động cơ có điều chỉnh 12 Phụ lục 2.4. Sơ đồ bố trí thiết bị đo công suất điện của cụm động cơ diesel-máy phát điện và các thiết bị tải (nhiệt điện trở) Bảng đồng hồ hiển thị tần số và cường độ dòng điện của máy phát điện Đồng hồ đo công suất của máy phát điện Hệ thống điều khiển công suất tới các nhiệt điện trở Nhiệt điện trở Bảng đồng hồ hiển thị tần số và cường độ dòng điện của máy phát điện Đồng hồ đo công suất của máy phát điện Hệ thống điều khiển công suất tới các nhiệt điện trở Nhiệt điện trở Bảng đồng hồ hiển thị tần số và cường độ dòng điện của máy phát điện Đồng hồ đo công suất của máy phát điện Hệ thống điều khiển công suất tới các nhiệt điện trở Nhiệt điện trở
File đính kèm:
- luan_an_nghien_cuu_su_dung_khi_tong_hop_tu_sinh_khoi_cho_don.pdf
- Bia Tomtat gửi BGD.pdf
- Tom tat.Luanan.thang12.pdf
- website.Tienganh.7.12.16.pdf
- website.Tiengviet.7.12.16.pdf
