Tài liệu Nghiên cứu thiết kế, khảo nghiệm thiết bị rửa và làm mát sản phẩm trấu khí hóa làm nhiên liệu cho động cơ diesel

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -------------------- NGUYỄN HOÀNG KHÔI NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, KHẢO NGHIỆM THIẾT BỊ RỬA VÀ LÀM MÁT SẢN PHẨM TRẤU KHÍ HÓA LÀM NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ DIESEL Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ NHIỆT Mã số: 605280 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2014 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa–ĐHQG Tp.HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. BÙI TRUNG THÀNH Chữ ký ..................................................... TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN Chữ ký ..................................................... Cán bộ chấm nhận xét 1: ............................................................................. Chữ ký ..................................................... Cán bộ chấm nhận xét 2: ............................................................................. Chữ ký ..................................................... Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM, ngày . . . . . tháng . . . . năm 2014. Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1. ............................................................ 2. ............................................................ 3. ............................................................ 4. ............................................................ 5. ............................................................ Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ ii ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc ---------------- -----oOo----Tp. HCM, ngày…tháng… năm… NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN HOÀNG KHÔI MSHV: 13060406 Ngày, tháng, năm sinh: 20/06/1988 Nơi sinh: Bình Thuận Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ NHIỆT Mã số: 605280 I- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, KHẢO NGHIỆM THIẾT BỊ RỬA VÀ LÀM MÁT SẢN PHẨM TRẤU KHÍ HÓA LÀM NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ DIESEL II- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: 1. Nghiên cứu công nghệ, lựa chọn được thiết bị rửa – lọc và làm mát sản phẩm khí hóa từ nguyên liệu trấu nhằm đáp ứng yêu cầu cung cấp nhiên liệu khí cho động cơ đốt trong. 2. Tính toán, thiết kế và chế tạo mô hình thí nghiệm thiết bị rửa – lọc và làm mát sản phẩm khí hóa trấu chạy động cơ diesel sử dụng nhiên liệu kép cỡ nhỏ. 3. Khảo sát các yếu tố đầu vào của thiết bị rửa – lọc và làm mát khí và các hàm mục tiêu đầu ra cho sản phẩm. 4. Thực nghiệm xây dựng và xác định các ảnh hưởng của thông số đầu vào đến các hàm mục tiêu đầu ra về chất lượng sản phẩm khí hóa sau thiết bị rửa-lọc và làm mát. III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 7/1/2014 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 7/12/2014 V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS.BÙI TRUNG THÀNH - TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN Tp. HCM, ngày tháng năm 2015 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên và chữ ký) CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên và chữ ký) TS. BÙI TRUNG THÀNH TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN GS.TS LÊ CHÍ HIỆP TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ (Họ tên và chữ ký) iii LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến: - Thầy TS. Bùi Trung Thành và Thầy TS. Nguyễn Văn Tuyên đã tận tình hướng dẫn và gợi mở những ý tưởng khoa học quý báu. - Toàn thể quý Thầy Cô đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức vô cùng hữu ích trong suốt quá trình tác giả theo học Cao học. - Ban Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ - Máy Công nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả thực hiện luận văn này. - Và đặc biệt đến gia đình của tác giả đã luôn đồng hành, ủng hộ tác giả về mọi mặt trong suốt thời gian từ trước đến nay. Tác giả xin chân thành cảm ơn: - Các đồng nghiệp tại Trung tâm Nghiên cứu & Phát triển Công nghệ - Máy Công nghiệp, đã giúp đỡ trong quá trình chế tạo mô hình thí nghiệm. - Anh Trần Ngọc Vũ – Phó Tổng Giám đốc Công ty Cổ phần Đầu tư Kỹ thuật Cơ điện EMECO đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả tại Xưởng Cơ khí khi chế tạo mô hình vật lý và khảo nghiệm. - Các bạn Cao học đã động viên và nhóm các em Sinh viên đã phụ giúp tác giả trong quá trình lấy số liệu khảo nghiệm cho luận văn. Nguyễn Hoàng Khôi iv TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Đề tài đã tìm hiểu các thiết bị có chức năng vừa làm sạch và làm mát sản phẩm khí trong dây chuyền khí hóa trấu. Qua nghiên cứu tổng quan, tác giả đã lựa chọn thiết bị rửa và làm mát loại Ejector venture để thiết kế, chế tạo và lắp đặt cho dây chuyền khí hóa trấu thử nghiệm cung cấp nhiên liệu khí cho động cơ diesel dùng nhiên liệu kép kéo máy phát điện công suất 5,5 kW. Các kết quả của Luận văn là nền tảng cho việc tính toán, thiết kế và chế tạo thiết bị rửa và làm mát sản phẩm trấu khí hóa cung cấp nhiên liệu khí cho động cơ diesel dùng nhiên liệu kép theo hướng Đề tài Nhà nước KC05.02/2011-2015. Luận văn đã thực nghiệm xác định 03 yếu tố đầu vào, bao gồm: chiều cao bố trí vòi phun (mm); áp suất nước vào vòi phun (kg/cm2), lưu lượng nước vào vòi phun (lít/phút). Những yếu tố này ảnh hưởng đến mục tiêu đầu ra là nhiệt độ sản phẩm khí hóa (0C) và hàm lượng bụi còn sót lại trong sản phẩm khí (mg/Nm3). Kết quả thực nghiệm đã đưa ra: Điều kiện vận hành hợp lý của thiết bị rửa và làm mát Ejector Venturi ở mức chiều cao bố trí vòi phun H = 30mm, áp suất nước vào vòi phun P = 2kg/cm2, lưu lượng nước vào vòi phun Q = 1,2 lít/phút. Các phương trình hồi quy quan hệ giữa hàm mục tiêu đầu ra nhiệt độ sản phẩm khí (0C), hàm lượng bụi còn sót lại trong sản phẩm khí (mg/Nm3) với ba yếu tố đầu vào. Các kết quả thực nghiệm cũng khẳng định các mức đã chọn của các yếu tố đầu vào là hoàn toàn phù hợp. v ABSTRACT The study subject pointed out the wet scrubbing systems which has both cooling and cleaning functions of the rice husk gasifier line. Through literature review, the author selected the Ejector Venture type to design, manufacture and install for the prototype of the rice husk gasifier line which supplies gas fuel to the dual fuel diesel engine of the power generator has capacity 5,5 kW. The results of thesis were a basic ground for calculating, designing and manufacturing the scrubber to supply producer gas for dual diesel engine toward the research of National subject KC05.02/2011-2015. The thesis has experiments to determine three input factors, such as: the height assembly of nozzle (mm), the liquid flow pressure inlet nozzle (kg/cm2) and the last is liquid flow rate inlet nozzle (litters/min). These elements effect to output target: the temperature of producer gas product (0C) and the rest of particle in producer gas product (mg/Nm3). The experiments showed that: The suitable operating conditions of the Ejector Venture was at the level of nozzle H = 30mm, liquid flow pressure inlet nozzle P = 2kg/cm2, water flow rate inlet nozzle Q = 1.2 litters/min. The regression equations of the producer gas temperature product (0C), the rest of particle in producer gas product (mg/Nm3) as function of the three selected input factors. The results of experiments confirmed that these levels of input factors were suitable. vi LỜI CAM ĐOAN Luận văn này do tôi nghiên cứu và thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của Thầy TS. Bùi Trung Thành và Thầy TS. Nguyễn Văn Tuyên. Để hoàn thành luận văn này, tôi đã sử dụng những tài liệu được ghi trong mục Tài liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất cứ tài liệu tham khảo nào khác mà không được ghi. Các kết quả và số liệu nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp.Hồ Chí Minh, ngày 2 tháng 12 năm 2014 Nguyễn Hoàng Khôi vii MỤC LỤC Nhiệm vụ LVThS ..................................................................................................... iii Lời cám ơn ................................................................................................................ iv Tóm tắt nội dung luận văn ......................................................................................... v Abstract ..................................................................................................................... vi Lời cam đoan ............................................................................................................vii Mục lục ................................................................................................................... viii Danh mục các bảng ..................................................................................................xii Danh mục các hình .................................................................................................. xiii Danh mục các ký hiệu .............................................................................................. xv Chương 1 MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................. 1 1.2. Phạm vi nghiên cứu đề tài .................................................................................... 3 1.3. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................. 3 1.4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài ................................................ 4 1.5. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 4 1.5.1. Phương pháp kế thừa ......................................................................................... 4 1.5.2. Phương pháp giải tích toán học ......................................................................... 5 1.5.3. Phương pháp thực nghiệm ................................................................................ 5 1.6. Tổng quát các nội dung thực hiện đề tài nghiên cứu .......................................... 6 Chương 2 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI.............................................................................................. 7 2.1. Tổng quan về công nghệ hóa khí nguyên liệu biomass ....................................... 7 2.1.1. Lý thuyết hóa khí .............................................................................................. 7 2.1.2. Các dạng thiết bị hóa khí ................................................................................... 8 2.2. Ứng dụng công nghệ hóa khí cho sấy nông sản và chạy động cơ nổ ................ 11 2.2.1. Thế giới ........................................................................................................... 11 2.2.2. Việt Nam ......................................................................................................... 16 viii 2.3. Công nghệ hóa khí nguyên liệu trấu .................................................................. 17 2.3.1. Đặc tính, thành phần nguyên liệu trấu ............................................................ 17 2.3.2. Đặc tính sản phẩm trấu khí hóa ....................................................................... 20 2.4. Các vấn đề khi sử dụng nhiên liệu khí hóa cho động cơ đốt trong .................... 23 2.4.1. Khả năng sử dụng nhiên liệu khí hoá cho các loại động cơ ............................ 23 2.4.2. Vấn đề công suất phát ra của động cơ sử dụng nhiên liệu khí hoá ................. 23 2.5. Yêu cầu chất lượng nhiên liệu khí hoá ............................................................... 25 2.6. Cơ sở lý thuyết về công nghệ rửa và làm mát sản phẩm khí hóa....................... 26 2.6.1. Tổng quan các phương pháp làm mát và làm sạch sản phẩm khí ................... 26 2.6.2. Công nghệ rửa và làm mát sản phẩm khí kiểu ướt ........................................ 28 2.6.3. Giới thiệu một số mô hình lý thuyết đã được nghiên cứu ............................... 37 2.6.4. Lựa chọn mô hình cho hướng nghiên cứu của luận văn ................................. 46 2.7. Kết luận trong việc lựa chọn dạng thiết bị rửa và làm mát sản phẩm khí hóa theo hướng ứng dụng cho đề tài ................................................................................ 47 Chương 3 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÔ HÌNH THIẾT BỊ RỬA VÀ LÀM MÁT KIỂU VENTURI ................................................................................................................ 48 3.1. Tổng quát ........................................................................................................... 48 3.2. Tính toán thiết bị rửa khí và làm mát kết hợp .................................................... 49 3.2.1. Tính toán lưu lượng dòng sản phẩm khí cần làm sạch ................................... 49 3.2.2. Tính toán kích thước thiết bị Venturi .............................................................. 51 3.3. Tính toán hiệu suất lý thuyết lọc bụi tổng của thiết bị ....................................... 54 3.4. Tính toán trao đổi nhiệt trong thiết bị ............................................................... 56 3.4.1. Tổn thất áp suất khi đi qua ống Venturi .......................................................... 56 3.4.2. Nhiệt độ khí ra khỏi ống Venturi .................................................................... 57 Chương 4 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG TIỆN ........................................................................... 58 4.1. Dụng cụ và thiết bị đo ........................................................................................ 58 4.1.1. Dụng cụ đo nhiệt độ khí .................................................................................. 58 4.1.2. Dụng cụ đo lưu lượng bằng đĩa lỗ (orifice) .................................................... 58 ix 4.1.3. Dụng cụ lấy mẫu sản phẩm khí ....................................................................... 60 4.1.4. Dụng cụ đo áp suất nước phun ........................................................................ 61 4.1.5. Dụng cụ đo lưu lượng nước phun ................................................................... 61 4.1.6. Dụng cụ đo chiều cao bố trí vị trí vòi phun H................................................. 63 4.2. Phương pháp xác định các thông số ra và vào thiết bị rửa - làm mát ................ 64 4.2.1. Xác định các thông số ra ................................................................................. 64 4.2.2. Xác định các thông số vào thiết bị rửa và làm mát ......................................... 65 4.3. Phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm ............................................................... 67 Chương 5 KHẢO NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CỦA THIẾT BỊ RỬA VÀ LÀM MÁT SẢN PHẨM KHÍ HÓA LÀM NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KÉP ........................................... 71 5.1. Mục đích khảo nghiệm ....................................................................................... 71 5.2. Mô hình và phương tiện thí nghiệm ................................................................... 71 5.3. Nghiên cứu thực nghiệm xây dựng chế độ làm việc của thiết bị rửa và làm mát khí bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm đơn yếu tố. ..................................... 75 5.3.1. Các hàm mục tiêu (các thông số đầu ra) ......................................................... 76 5.3.2. Các biến đầu vào (Các thông số đầu vào) ....................................................... 76 5.4. Các nội dung chuẩn bị khảo nghiệm, thực hiện khảo nghiệm và kết thúc ........ 78 5.4.1. Công tác chuẩn bị chung ................................................................................. 78 5.4.2. Bố trí nhiệt kế .................................................................................................. 79 5.4.3. Bố trí thiết bị lấy mẫu phân tích hàm lượng bụi ............................................. 79 5.4.4. Công tác tiến hành khảo nghiệm ..................................................................... 80 5.4.5. Công việc sau mỗi thí nghiệm......................................................................... 80 5.5. Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố xác định ảnh hưởng của các thông số đầu vào đến các hàm mục tiêu nghiên cứu về thiết bị rửa - làm mát sản phẩm trấu khí hóa . 80 5.5.1. Ảnh hưởng của chiều cao bố trí vị trí vòi phun nước đến các hàm mục tiêu nghiên cứu thiết bị rửa và làm mát kết hợp............................................................... 80 5.5.2. Ảnh hưởng của áp suất nước vào vòi phun đến các hàm mục tiêu nghiên cứu thiết bị rửa và làm mát kết hợp ................................................................................. 84 x 5.5.3. Ảnh hưởng của lưu lượng nước vào vòi phun đến các hàm mục tiêu nghiên cứu thiết bị rửa và làm mát kết hợp .......................................................................... 88 Chương 6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 92 6.1. Kết luận .............................................................................................................. 92 6.2. Kiến nghị ............................................................................................................ 93 6.3. Một số vấn đề thảo luận ..................................................................................... 94 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ................................................ 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 96 Phụ lục 1. Bảng các thông số kỹ thuật của động cơ diesel RV125-2N và máy phát MF5 ......................................................................................................................... 101 Phụ lục 2. Bản vẽ thiết kế mô hình thiết bị ............................................................. 103 Phụ lục 3. Bảng kết quả phân tích hồi quy ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào đến nhiệt độ sản phẩm khí ra và hàm lượng bụi còn lại. ............................................... 105 Phụ lục 4. Một số hình ảnh trong quá trình thực hiện đề tài ................................... 109 Phụ lục 5. Bài báo Khoa học đăng trên các tạp chí ................................................. 113 LÝ LỊCH HỌC VIÊN ........................................................................................... 114 xi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Phân tích thành phần (Proximate analysis) .............................................. 18 Bảng 2.2. Thành phần hữu cơ của vỏ trấu ................................................................ 19 Bảng 2.3. Thành phần, nhiệt trị và thành phần khoáng trong nhiên liệu................. 19 Bảng 2.4. Chất lượng sản phẩm khí thô sinh ra ở các kiểu lò hóa khí ..................... 20 Bảng 2.5. Hàm lượng hắc ín tạo thành ở các dạng thiết bị hóa khí khác nhau ....... 21 Bảng 2.6. Tỷ lệ phần trăm của từng loại hạt bụi....................................................... 21 Bảng 2.7. Tính chất sản phẩm khí hóa từ thiết bị hóa khí tầng cố định và tầng sôi . 22 Bảng 2.8. Nhiệt trị các thành phần khí cháy được trong sản phẩm khí hoá và lượng không khí yêu cầu ở điều kiện lý thuyết .................................................................. 24 Bảng 2.9. Nhiệt trị sản phẩm khí hóa tùy thuộc vào loại tác nhân hóa khí ............. 25 Bảng 2.10. Yêu cầu chất lượng sản phẩm khí hóa cho ứng dụng phát điện ........... 26 Bảng 2.11. Khả năng xử lý bụi ở các thiết bị lọc khác nhau .................................... 28 Bảng 2.12. Hiệu suất làm sạch bụi và hắc ín của một số phương pháp ................... 28 Bảng 3.1. Giá trị các thông số sử dụng tính toán ..................................................... 52 Bảng 4.1. Tỷ lệ đường kính đĩa lỗ và đường kính ống khảo nghiệm với vị trí đo áp suất P1, P2 ................................................................................................................. 59 Bảng 4.2. Bảng hệ số dòng chảy của các đĩa lỗ chuẩn ............................................ 59 Bảng 5.1. Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của chiều cao bố trí vòi phun đến nhiệt độ sản phẩm khí ra và hàm lượng bụi còn sót lại.......................................................... 81 Bảng 5.2. Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của áp suất nước vào vòi phun đến nhiệt độ sản phẩm khí ra và hàm lượng bụi còn sót lại. .................................................... 87 Bảng 5.3. Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của lưu lượng nước vào vòi phun đến nhiệt độ sản phẩm khí ra và hàm lượng bụi còn sót lại. ........................................... 89 xii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống hóa khí và các tải sử dụng năng lượng chuyển đổi ...... 8 Hình 2.2. Mô tả cấu trúc buồng phản ứng ngược chiều (Updraft) và sự hình thành hơi hắc ín trong buồng phản ứng ........................................................................... 9 Hình 2.3. Mô tả cấu trúc buồng phản ứng thuận chiều (Downdraft) và sự hình thành hơi hắc ín trong buồng phản ứng .......................................................................... 9 Hình 2.4. Mô tả cấu trúc buồng phản ứng tầng sôi (Fluidized bed) và sự phân bố nhiệt độ trong buồng phản ứng ........................................................................... 10 Hình 2.5. Mô tả cấu trúc buồng phản ứng khí động (Entrained flow) và sự phân bố nhiệt độ trong buồng phản ứng .......................................................................... 11 Hình 2.6. Sơ đồ hệ thống hoá khí và động cơ đốt trong dẫn động máy phát điện 12 Hình 2.7. Ứng dụng công nghệ và thiết bị hóa khí thuận chiều dạng mẻ tại Philippin .............................................................................................................................. 13 Hình 2.8. Sơ đồ hệ thống trấu khí hóa ở Trung Quốc ......................................... 14 Hình 2.9. Sơ đồ hệ thống trấu khí hóa công suất 1,2 MW phát điện tại tỉnh Zhejiang, Trung Quốc ......................................................................................... 14 Hình 2.10. Sơ đồ hệ thống hóa khí trấu công suất 15kW tại Thái Lan .............. 15 Hình 2.11. Sơ đồ dây chuyền sử dụng trấu khí hóa chạy máy phát điện tại Ấn Độ .............................................................................................................................. 15 Hình 2.12. Hệ thống hóa khí mô hình thí nghiệm công suất 5,25 kW ................ 16 Hình 2.13. Buồng đốt trấu hoá khí cấp cho máy sấy lúa liên tục kiểu tháp năng suất 5 tấn/giờ của tác giả Bùi Trung Thành công bố 9.1993 ...................................... 16 Hình 2.14. Tháp phun kết hợp siclon ................................................................. 31 Hình 2.15. Hai dạng mâm thông dụng ............................................................... 32 Hình 2.16. Thiết bị lọc bụi kiểu ướt có đĩa va đập và phản xạ ........................... 33 Hình 2.17. Tháp hấp thụ ..................................................................................... 34 Hình 2.18. Thiết bị thu bụi và làm mát kiểu Venturi ......................................... 35 Hình 2.19. Sơ đồ cấp nước vào ống venturi ....................................................... 35 Hình 2.20. Thiết bị Venturi kiểu Ejector ............................................................ 37 xiii Hình 2.21. Đồ thị xác định hệ số xuyên qua tổng theo B và Kpg tương ứng độ lệch hình học khác nhau .............................................................. 44 Hình 2.22. Lưu đồ tính toán dự đoán hiệu suất thu bụi qua thiết bị Venturi dùng mô hình cổ vô hạn ..................................................................................................... 45 Hình 3.1: Dạng thiết bị rửa và làm mát khí kiểu Venturi ................................... 51 Hình 4.1: Nhiệt kế FT 1300-2 ............................................................................ 58 Hình 4.2. Dụng cụ đo lưu lượng gió bằng đĩa lỗ orifice .................................... 58 Hình 4.3. Thiết bị và vật dụng lấy mẫu bụi ........................................................ 60 Hình 4.4. Đồng hồ đo áp suất nước và áp kế chữ U ........................................... 61 Hình 4.5. Nguyên lý xác định lưu lượng kế kiểu phao ...................................... 62 Hình 4.6. Hình dáng bên ngoài của thước kẹp ................................................... 63 Hình 4.7. Cấu tạo thước kẹp ............................................................................... 63 Hình 4.8. Mô tả vị trí lắp vòi phun và điều chỉnh H .......................................... 69 Hình 4.9. Giao diện phần mềm SPSS Statistics 20.0 ......................................... 68 Hình 4.10. Giao diện trong phần Curve Estimation ........................................... 69 Hình 5.1. Sơ đồ bố trí các thiết bị thí nghiệm .................................................... 71 Hình 5.2. Cụm phụ tải chạy thử nghiệm ............................................................ 73 Hình 5.3. Sơ đồ đấu dây mạch điện phụ tải. ....................................................... 74 Hình 5.4. Sơ đồ bố trí thiết bị đo và lấy mẫu trước và sau bộ rửa và làm mát .. 76 Hình 5.5. Bố trí thiết bị lấy mẫu bụi ................................................................... 79 Hình 5.6. Đồ thị quan hệ chiều cao bố trí vòi phun và nhiệt độ sản phẩm khí ra 82 Hình 5.7. Đồ thị quan hệ chiều cao bố trí vòi phun và hàm lượng bụi còn sót lại 86 Hình 5.8. Đồ thị quan hệ áp suất nước vào vòi phun và nhiệt độ sản phẩm khí ra88 Hình 5.9. Đồ thị quan hệ áp suất nước vào vòi phun và hàm lượng bụi còn sót lại87 Hình 5.10. Đồ thị quan hệ lưu lượng nước vào vòi phun và nhiệt độ sản phẩm khí .............................................................................................................................. 90 Hình 5.11. Đồ thị quan hệ lưu lượng nước vào vòi phun và hàm lượng bụi còn sót lại ......................................................................................................................... 91 xiv DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU Kí hiệu Nội dung Thứ nguyên Aa Diện tích vành khăn giữa phao nổi và ống m2 Ax Diện tích mặt cắt ngang m2 A1 Diện tích ống khảo nghiệm m2 A2 Diện tích đĩa lỗ m2 B Hệ số tỉ lệ lỏng/rắn b Mức độ chênh lệch khối lượng của giấy lọc làm đối mg chứng C Hàm lượng bụi Cc Hệ số hiệu chỉnh Cunningham (Cunningham slip mg/Nm3 - correction factor) CD Hệ số cản dòng lưu chất tại ngõ vào cổ thiết bị - CF Hệ số kéo của phao nổi - Ck Nhiệt dung riêng của sản phẩm khí hóa tại nhiệt độ kJ/kgK 0 250 C Cn Nhiệt dung riêng của nước tại nhiệt độ 300C kJ/kgK CFB Lò đốt tầng sôi (Circulating Fluidized Bed) - dp Đường kính hạt bụi D Đường kính của cổ ống Venturi mm Dn Đường kính đoạn ống nối với ống dẫn khí mm Dht Đường kính ống hội tụ mm Dpk Đường kính cuối ống phân kì mm Dduongong Đường kính ống dẫn khí mm µm hoặc feet xv Dvoiphun Đường kính của vòi phun mm dd Đường kính giọt nước (droplet diameter) cm dp Đường kính cản khí động của hạt cm dpg Đường kính trung bình khí động học của hạt bụi µm dps Đường kính vật lý hay đường kính Stokes µm ER Tỉ số tương đương Fduongong Tiết diện đường ống dẫn khí mm2 Fvoiphun Tiết diện vòi phun mm2 FD Lực kéo N FB Lực đẩy nổi N fhệ Hàm phụ thuộc biến thay đổi tùy theo loại thiết bị - - lọc Gt Lượng trấu tiêu thụ trong 1 giờ kg/h Gk Lưu lượng khối lượng khí vào kg/s Gn Lưu lượng nước vào m3/s gt Lượng trấu hóa khí trên mặt cắt ngang lò trong thời kg/s gian một giây H Chiều cao bố trí vị trí vòi phun Hi Nhiệt trị của hỗn hợp nhiên liệu khí hóa Kpo Hệ số quán tính tại đầu vào cổ thiết bị - Kpg Hệ số quán tính đối với đường kính hạt trung bình - Llvg Nhiệt trị thấp của sản phẩm khí ở điều kiện t0 =250C mm kJ/m3 MJ/m3 và áp suất 1atm LHV Nhiệt trị thấp (Low High Value) xvi MJ/m3 Llv Nhiệt trị thấp của trấu MJ/kg Li Giá trị lưu lượng tại thời điểm i lít/phút L/G Tỉ lệ lỏng/khí lco Chiều dài cổ ống Venturi mm lht Chiều dài đoạn hội tụ mm lpk Chiều dài của ống phân kì mm ln Chiều dài đoạn ống nối với ống dẫn khí mm M Tỉ số giữa diện tích đĩa lỗ với diện tích ống khảo - - nghiệm m Khối lượng mẫu mg m1 Khối lượng ban đầu của giấy lọc mg m2 Khối lượng sau khi lấy mẫu (gồm khối lượng giấy mg lọc và bụi) N Năng lượng từ lò hóa khí cung cấp động cơ kéo máy MJ/h phát điện NReo Số Reynold cho dòng lỏng lưu chất tại đầu vào thiết - bị n Số lần đọc lưu lượng kế - Pt Mức độ đi xuyên qua của hạt bụi - Ptt Công suất phụ tải phát điện kW P Áp suất nước vào vòi phun kg/cm2 Q Lưu lượng nước vào vòi phun lít/phút QL /QG Tỉ lệ lỏng khí khi đi qua ống venturi xvii - Qtt Lưu lượng gió thực tế để đốt cháy hoàn toàn 1 kg kg KK trấu Qltm Lượng gió lý thuyết qua mặt cắt ngang lò m3/s Qtt Lượng gió thực tế qua mặt cắt ngang lò m3/s Qga Lượng sản phẩm khí sinh ra trong một giờ m3/s Qvoiphun Lưu lượng nước ra khỏi vòi phun Qn Nhiệt lượng của nước nhận vào kJ Qk Nhiệt lượng của khí thải ra kJ SGR Tốc độ hóa ga S Diện tích cổ ống Venturi T Nhiệt độ tuyệt đối K T0 Nhiệt độ tuyệt đối ở t0 K Tk Nhiệt độ tuyệt đối ở tk K t k1 Nhiệt độ khí vào 0 C t k2 Nhiệt độ khí ra khỏi ống 0 C t n1 Nhiệt độ nước vào 0 C t n2 Nhiệt độ nước ra 0 C t2 Nhiệt độ ra khỏi thiết bị rửa và làm mát 0 C V Thể tích sản phẩm khí đã lấy lít vgt Vận tốc dòng khí tại cổ thiết bị cm/s vduongong Vận tốc trong đường ống dẫn khí cm/s VCO Tỉ số thể tích khí Cacbonoxit với nhiên liệu khí hóa lít/giây kg.h-1.m-2 mm2 xviii m3 VH2 Tỉ số thể tích khí Hydro với nhiên liệu khí hóa m3 VCH4 Tỉ số thể tích khí Metan với nhiên liệu khí hóa m3 X Biến mã hóa của yếu tố đầu vào - X1 Biến mã hóa của chiều cao bố trí vòi phun vào vị trí - xử lý X2 Biến mã hóa của áp suất nước vào vòi phun - X3 Biến mã hóa của lưu lượng nước vào vòi phun - Y Yếu tố đầu ra - Y1 Nhiệt độ sản phẩm khí Y2 Hàm lượng bụi còn sót lại trong sản phẩm khí W Khối lượng α Hệ số dòng chảy (coefficient of discharge) g Khối lượng riêng dòng khí g/cm3 l Khối lượng riêng dòng lỏng lưu chất g/cm3 p Khối lượng riêng của hạt g/cm3 ρkk Khối lượng riêng của không khí kg/m3 b Khối lượng riêng phao nổi kg/m3 b Thể tích phao nổi m3  Thời gian lấy mẫu phút Δp Độ tổn thất áp suất cmH2O ΔP Chênh lệch áp suất trước và sau đĩa lỗ ѵg Hệ số nhớt động học của khí 0 C mg/Nm3 kg - Pa cm2/s xix σgm Độ lệch hình học chuẩn - η Hiệu suất lọc bụi % ηdc Hiệu suất nhiệt của động cơ % U Vận tốc trung bình chuyển động qua phao nổi ψ Thông số ảnh hưởng do quán tính g Hệ số nhớt động học của khí (.) Dấu nhân trong công thức tính - (/) Dấu chia trong các công thức tính - (,) Dấu thập phân trong các số - m/s N.s/m2 xx