Bước đầu khảo sát hoạt động của máy phát điện loại 10 kVA chạy bằng nhiên liệu khí biogas được ủ từ phân heo
MỤC LỤC
Trang
Lời cám ơn . i
Tóm tắt ii
Mục lục . iii
Danh sách các bảng iv
Danh sách các hình và sơ đồ v
1.MỞ ĐẦU .1
1.1. Đặt vấn đề 1
1.2.Mục đích và yêu cầu .2
1.2.1. Mục đích .2
1.2.2. Yêu cầu .2
2.TỔNG QUAN TÀI LIỆU .3
2.1. Lý thuyết vê biogas 3
2.1.1. Sơ lược về biogas 3
2.1.2. Các sản phẩm của hệ thống biogas .4
2.1.2.1. Khí đốt 4
2.1.2.2. Phân bón .4
2.1.3. Cơ chế tạo thành khí sinh học trong hệ thống biogas .4
2.1.4. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo khí biogas .5
2.1.4.1. Điều kiện kỵ khí tuyệt đối 5
2.1.4.2. Nhiệt độ 5
2.1.4.3. Ẩm độ .6
2.1.4.4. pH .6
2.1.4.5. Thời gian ủ .6
2.1.4.6. Hàm lượng chất rắn 6
2.1.4.7. Thành phần chất dinh dưỡng .6
2.1.4.8. Các chất gây trở ngại cho quá trình lên men .7
2.1.5. Ảnh hưởng của biogas đến môi trường .8
2.1.5.1 Cải thiện vệ sinh môi trường nông thôn .8
2.1.5.2 Xử lý chất thải nông nghiệp và thành phố 8
2.1.5.3 Giảm phát thải khí nhà kính 9
2.1.6. Tính chất của khí biogas .9
2.1.6.1. Tính chất vật lý .9
2.1.6.2. Tính chất hoá học .10
2.1.7. Tiềm năng và ứng dụng của biogas 12
2.1.7.1 Tiềm năng phát triển của biogas .12
2.1.7.2. Ứng dụng 13
2.1.8. Một số hầm ủ yếm khí tạo biogas hiện nay 14
2 1.8.1. Hầm ủ dạng vòm .14
2.1.8.2. Dạng hầm giếng có khoang chứa gas nổi .14
2.1.8.3. Dạng hầm ủ túi dẻo 14
2.1.8.4. Hầm ủ dạng bê tông composit 14
2.2. Lý thuyết cơ bản về động cơ đốt trong 14
2.2.1. Định nghĩa .14
2.2.2. Khái niệm động cơ đốt trong 4 kỳ 15
2.2.3. Cấu tạo động cơ đốt trong .16
2.2.3.1 Bộ phận phát lực .16
2.2.3.2 Bộ phận đánh lửa .17
2.2.3.3. Bộ phận phân phối khí .17
2.2.3.4. Bộ phận nhiên liệu .18
2.2.3.5. Bộ phận làm mát 19
2.2.3.6. Bộ phận bôi trơn .19
2.2.4. Cấu tạo động cơ đã được chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu biogas .20
2.2.5. Khí thải của động cơ đốt trong .20
2.5.1. Oxit cacbon .21
2.5.2. NO H S và SO 21
x 2 2
2.5.3. Các chất hydrocacbua .22
2.5.4. Các hợp chất của chì .22
3. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu .23
3.1. Thời gian và địa điểm thực hiện đề tài 23
3.2. Vật liệu, thiết bị sử dụng .23
3.3. Phương pháp, bố trí thí nghiệm 23
3.3.1. Giai đoạn 1 23
3.3.1.1. Bước 1 24
3.3.1.2. Bước 2 24
3.3.1.3. Bước 3 24
3.3.2. Giai đoạn 2 24
3.3.2.1. Bước 1 25
3.3.2.2. Bước 2 25
3.3.2.3. Bước 3 25
3.3.3. Giai đoạn 3 25
4. Kết quả và thảo luận .26
4.1. Ảnh hưởng của tốc độ vận hành máy và nhiên liệu lên nồng độ khí thải, hiệu
điện thế và lượng nhiên liệu tiêu thụ ở chế độ không tải .26
4.2 Ảnh hưởng của tốc độ vận hành máy và nhiên liệu lên nồng độ khí thải, hiệu
điện thế và lượng nhiên liệu tiêu thụ ở chế độ có tải 30
4.3. Hiệu quả kinh tế khi sử dụng biogas .35
5. Kết luận và đề nghị 37
5.1. Kết luận 37
5.2. Đề nghị 37
6. Tài liệu tham khảo 38
DANH SÁCH CÁC BẢNG
TÊN BẢNG TRANG
Bảng 2.1. Thành phần hoá học khí biogas . 4
Bảng 2.2. Điều kiện thích hợp cho quá trình phân hủy kị khí . 7
Bảng 2.3. Hàm lượng các chất ức chế quá trình lên men yếm khí 7
Bảng 2.4. Hiệu quả xử lý phân của hệ thống biogas 8
Bảng 2.5. Bảng thống kê số lượng khí biogas sinh ra từ phân gia súc . 12
Bảng 2.6. Bảng thống kê số lượng phân trong ngày của gia súc 12
Bảng 2.7. Hàm lượng các chất trong khí thải động cơ . 21
Bảng 4.1. Ảnh hưởng của tốc độ vận hành máy và nhiên liệu lên nồng độ
khí thải, hiệu điện thế và lượng nhiên liệu tiêu thụ ở chế độ không tải . 27
Bảng 4.2. Bảng tiêu chuẩn khí thải Euro 1 và Euro 2
đối với động cơ xăng 26
Bảng 4.3. Ảnh hưởng của tốc độ vận hành máy và nhiên liệu lên nồng độ
khí thải, hiệu điện thế và lượng nhiên liệu tiêu thụ ở chế độ có tải. 31
Bảng 4.4. Bảng giá điện tạo ra khi chạy máy bằng biogas hoặc xăng 35
Bảng 4.5. Bảng giá thành một số loại hầm biogas 35
DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ
TÊN HÌNH TRANG
Hình 2.1 Sơ đồ phân hủy kỵ khí tạo CH . 5
4
Hình 2.2 Sơ đồ chu chuyển CO2 9
Hình 2.3 Các kỳ của động cơ đốt trong 4 kỳ 16
Hình 2.4 Sơ đồ bộ chế hòa khí 19
Hình 4.1. Biểu đồ so sánh lượng khí HC và NOx thải ra
của máy sử dụng xăng hoặc biogas ở chế độ không tải 28
Hình 4.2. Biểu đồ so sánh lượng khí CO, CO , O , thải ra
2 2
của máy bằng xăng hoặc biogas ở chế độ không tải . 28
Hình 4.3. Biểu đồ so sánh lượng khí CO, CO , O , thải ra
2 2
của máy bằng xăng hoặc biogas ở chế độ có tải . 33
Hình 4.1. Biểu đồ so sánh lượng khí HC và NOx thải ra
của máy sử dụng xăng hoặc biogas ở chế độ có tải 33 .
Bước đầu khảo sát hoạt động của máy phát điện loại 10 kVA chạy bằng nhiên liệu khí biogas được ủ từ phân heo
44 trang |
Chia sẻ: maiphuongtl | Lượt xem: 1840 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Khóa luận Bước đầu khảo sát hoạt động của máy phát điện loại 10 KVA chạy bằng nhiên liệu khí biogas được ủ từ phân heo, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
í rất nhạy cảm với nhiệt độ. Chúng hoạt động tối ưu ở nhiệt độ 310C -360C,
dưới 100C nhóm vi khuẩn này hoạt động yếu, dẫn đến áp lực gas sẽ yếu đi. Tuy nhiên,
nhiệt độ cho chúng hoạt động cũng có thể thấp hơn nhiệt độ tối ưu, trung bình vào
khoảng 200C - 300C cũng thuận lợi cho chúng hoạt động. Nhóm vi khuẩn sinh khí
6
mêtan rất nhạy cảm với sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ. Nhiệt độ thay đổi cho phép
hằng ngày là 10C (UBKHKT Đồng Nai - 1989).
2.1.4.3. Ẩm độ
Ẩm độ cao hơn 96 % thì tốc độ phân huỷ chất hữu cơ giảm, sản lượng gas tạo
ra ít. Ẩm độ thích hợp nhất cho vi sinh vật hoạt động là 91,5 - 96 %.
2.1.4.4. pH
pH cũng góp phần quan trọng đối với hoạt động sống của vi sinh vật tạo khí
mêtan. Vi khuẩn sinh khí mêtan ở pH 4,5 - 5 (Young Fu, 1989), khi pH > 8 thì hoạt
động của vi sinh vật giảm nhanh (Nguyễn Thị Thủy, 1991).
2.1.4.5. Thời gian ủ
Thời gian ủ dài hay ngắn tùy thuộc vào lượng khí sinh ra. Với nhiệt độ, độ pha
loãng, tỉ lệ các chất dinh dưỡng thích hợp thì thời gian ủ khoảng 30 - 40 ngày
(UBKHKT Đồng Nai, 1989).
2.1.4.6. Hàm lƣợng chất rắn
Hàm lượng chiếm dưới 9 % thì hoạt động của túi ủ sẽ tốt. Hàm lượng chất rắn
thay đổi trong khoảng 7 - 9 % và phụ thuộc vào khả năng sinh gas tốt hay xấu. Ở Việt
Nam vào mùa khô nhiệt độ cao sự phân hủy tốt, nên hàm lượng chất rắn trong bình
giảm, vì thế việc cung cấp chất rắn cao hơn có thể chấp nhận được và ngược lại
(UBKHKT Đồng Nai,1989).
2.1.4.7. Thành phần dinh dƣỡng
Để dảm bảo quá trình sinh khí diễn ra bình thường, liên tục thì phải cung cấp
đầy đủ nguyên liệu cho quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Thành phần
chính của nguyên liệu là cacbon (ở dạng cacbonhydrate, tạo năng lượng) và nitơ (ở
dạng nitrate, protein, amoniac tham gia vào cấu trúc tế bào).
Để đảm bảo sự cân đối dinh dưỡng cho hoạt động của vi sinh vật kỵ khí thì cần
chú ý đến tỉ lệ C/N. Tỉ lệ thích hợp là từ 25/1 - 30/1 (UBKHKT Đồng Nai, 1989).
7
Bảng 2.2. Điều kiện thích hợp cho quá trình phân hủy kỵ khí
Nhiệt độ
Tiến trình mesophylic 950F
Tiến trình Thermophylic 1300F
pH 7 - 8
Độ kiềm 2500 mg/L minimum
Thời gian lưu trữ 10 - 30 ngày
Tỉ lệ các chất dinh dưỡng 0,15 - 0,35 Ib VS/ft3/d
Sản lượng biogas 3 - 8 ft3/Ib VS
Lượng mêtan 70 %
2.1.4.8. Các chất gây trở ngại cho quá trình lên men
Vi khuẩn sinh mêtan rất dễ bị ảnh hưởng bởi các độc tố và các hợp chất vô cơ.
Theo nghiên cứu của Nguyễn Việt Năng hàm lượng các chất sau có khả năng ức chế
quá trình lên men của vi sinh vật kỵ khí.
Bảng 2.3. Hàm lƣợng các chất ức chế quá trình lên men yếm khí [2]
Tên hóa học Hàm lượng
SO4
2-
5.000 ppm
NaCl 40.000 ppm
NO2 5 mg/100 ml
Cu 100 mg/l
Cr 200 mg/l
Ni 200 - 500 mg/l
CN
-
25 mg/l
Alkyl benzen sulfonate 20 - 40 ppm
NH3 1.500 - 3000 mg/l
Na 3.000 - 5.500 mg/l
K 2.500 - 4.500 mg/l
Ca 2.500 - 4.500 mg/l
Mg 1.000 - 1.500 mg/l
Ngoài các yếu tố trình bày ở trên lượng gas sinh ra còn phụ thuộc vào một số
yếu tố khác như chiều dài và chiều rộng túi ủ, loại phân…
8
2.1.5. Ảnh hƣởng của biogas đến môi trƣờng
2.1.5.1. Cải thiện vệ sinh môi trƣờng nông thôn
Các thiết bị khí sinh học gia đình thường được nối với nhà xí. Phân người và
động vật được đưa vào đây để xử lý nên hạn chế mùi hôi thối, ruồi nhặng không có
chỗ để phát triển nên hạn chế bớt những dịch bệnh truyền nhiễm như sốt xuất huyết,
dịch tả…
Hệ thống biogas đã xử lý rất tốt lượng chất thải của gia súc. Nó làm giảm đáng
kể những mầm bệnh, lượng vi sinh vật có trong chất thải vật nuôi. Khi chất thải được
xử lý bằng biogas mùi hôi sẽ giảm, ký sinh trùng và vi khuẩn gây bệnh bị tiêu diệt
đáng kể (Ủy Ban Khoa Học Kỹ Thuật Đồng Nai, 1989).
Bảng 2.4. Hiệu quả xử lý phân của hệ thống biogas
(Nguyễn Thị Hoa Lý, 1994. Trích dẫn Nguyễn Thị Hà Mỹ, 2002)
Chỉ tiêu Trước khi xử lý Sau khi xử lý
pH 7,4 7,8 - 7,9
COD (mg/l) 32.000 5.800 - 6.600
BOD (mg/l) 10.600 3.400 - 3.900
E.coli (MPN/ml) 15,76 x 10
7
12 - 15,26 x 10
4
Coliform (MPN/l) 18,97 x 10
10
12,3 x 10
3
- 25,74 x 10
5
Streptococcus (MPN/l) 54,5 x 10
6
0,31 - 2,7 x 10
2
Trứng ký sinh trùng (trứng/g) 2.750 105 - 175
2.1.5.2. Xử lý chất thải nông nghiệp và thành phố
Xử lý kỵ khí ở quy mô tập trung lớn các chất thải có hàm lượng chất hữu cơ cao
như rác thải, nước cống sinh hoạt, nước thải các lò mổ các trại chăn nuôi tập trung, các
nhà máy rượu bia… có nhiều ưu điểm như diện tích đất sử dụng nhỏ, ít để lại cặn bùn,
không tiêu tốn nhiều năng lượng… Ngoài ra, nó còn thu hồi được khí sinh học để phục
vụ chạy máy phát điện. Nước rác được xử lý bằng bể phản ứng khí sinh học khắc phục
được ô nhiễm do nước rác thấm vào đất.
2.1.5.3. Giảm phát thải khí nhà kính
Các chất thải hữu cơ trong điều kiện tự nhiên sẽ bị phân hủy một phần là kỵ khí
cho ra mêtan phát tán vào khí quyển. Khí mêtan là khí gây hiệu ứng nhà kính lớn hơn
khí cacbonic. Một tấn khí mêtan tương đương 21 tấn khí cacbonic về hiệu ứng nhà
9
kính. Nếu các chất thải hữu cơ này phân hủy kỵ khí trong các hầm ủ thì mêtan sẽ được
thu lại làm nhiên liệu. Khi bị đốt cháy mêtan chuyển hóa thành cacbonic. Một tấn
mêtan sẽ chuyển hóa thành 2,75 tấn khí cacbonic. Như vậy tác dụng về hiệu ứng nhà
kính giảm đi 7,6 lần. Ngoài ra, sử dụng khí sinh học thay thế cho củi sẽ bảo vệ rừng là
nguồn hấp thụ cacbonic cũng như chống xói mòn bảo vệ đất [7].
Lượng CO2 này sẽ được cây xanh hấp thụ chuyển hóa thành tinh bột dưới tác
dụng của ánh sáng mặt trời rồi cung cấp trở lại cho động vật. Chất thải thu được từ
động vật chính là nguyên liệu cung cấp cho hệ thống biogas. Lượng nước thải sau khi
xử lý bằng hệ thống biogas cũng được sử dụng để bón cho cây trồng giảm nguy cơ ngộ
độc cho con người khi dùng những sản phẩm của cây trồng như rau, hoa quả… Tất cả
được thể hiện qua sơ đồ 2.2.
Hình 2.2. Sơ đồ chu chuyển CO2
2.1.6. Tính chất của khí biogas
2.1.6.1. Tính chất vật lý
Nhiệt trị 4 - 8 kWh/m3
Khối lượng riêng 1,2 kg/m3
Nhiệt độ bắt lửa 7000C
Thể tích tăng khi cháy 6 - 12 %
2.1.6.2. Tính chất hoá học của khí biogas
Do biogas là hỗn hợp gồm nhiều chất nên nó mang tính chất hoá học của từng
chất có trong thành phần biogas.
Mêtan (CH4)
Mêtan thuộc nhóm parafin có công thức cấu tạo chung CnH2n+1.
Tính chất vật lý
10
Mêtan là chất khí không màu, không mùi và nhẹ hơn không khí. Nhiệt độ
đông đặc - 182,50C, nhiệt độ hoá lỏng - 161,60C. Ở 250C, áp suất 1 atm, mêtan
có khối lượng riêng 0,660 kg/m3.
Tính chất hoá học
Phương trình cháy: CH4 +O2 = CO2 + 2 H2O
Mêtan là chất dễ cháy; nhiệt độ bắt lửa 5370C; nhiệt độ khi cháy có thể đạt
đến 21480C; tỉ lệ có thể bắt lửa 5 - 15 % thể tích. Đốt cháy hoàn toàn 1 m3
mêtan sinh ra năng lượng khoảng (5500 - 6000) kcal.
Khí cacbonic (CO2)
Khí cacbonic không phản ứng với khí O2 nên không tham gia vào quá trình
cháy của động cơ. Tuy nhiên, lượng CO2 có trong biogas quá nhiều làm giảm thể tích
của CH4, làm ảnh hưởng đến công suất của động cơ.
Khí nitơ (N2)
Tính chất vật lý
Niơ là chất khí không màu, không mùi, không vị. Khối lượng riêng của nitơ là
1,146 kg/m
3
ở 250C, 1 atm. Khí nitơ tồn tại ở khắp nơi, chiếm 78,084 % theo thể tích
không khí. Nitơ đông đặc ở 63,340K và hoá lỏng ở 77,40K.
Tính chất hoá học
Ở nhiệt độ bình thường, trong không khí, khí nitơ không phản ứng với các chất
khác. Tuy nhiên, ở nhiệt độ cao (khoảng 16000C) nitơ phản ứng với O2 có trong không
khí tạo thành các NOx. Tuỳ thuộc vào lượng O2 tham gia phản ứng mà chất tạo thành
có thể là N2O, NO, NO2, N2O5…
Khí amoniac (NH3)
Amoniac còn có tên là hydrogen nitride, spirit of hartshorn, nitrosil, NH3…
Amoniac tồn tại trong biogas ở thể khí.
Tính chất vật lý
Amoniac có mùi khai, không màu nhẹ hơn không khí 0,589 lần; khối lượng
riêng 0,6381 kg/m3; nhiệt độ đông đặc - 77,730C; nhiệt độ hoá lỏng - 33,340C. Ở 00C
88,9 g amoniac có thể hoà tan hoàn toàn trong 100 ml nước.
Tính chất hoá học
Ở nhiệt độ cao amoniac kết hợp với oxy để tạo thành các hợp chất NOx. Ví dụ
phản ứng sau xảy ra ở 8500C và cần có xúc tác.
4 NH3 +5 O2 = 4 NO + 6 H2O
11
Khí hydro sulfua (H2S)
Tính chất vật lý
Là chất khí không màu, có mùi trứng thối. Khối lượng riêng 1,363 Kg/m3, nhiệt
độ đông đặc - 82,30C, nhiệt độ hoá lỏng - 60,280C. H2S có thể hoà tan vào nước tạo
dung dịch acid H2S nhưng độ hoà tan thấp. Ở 40
0
C 0,25 g H2S hoà tan hoàn toàn vào
100 ml nước.
Tính chất hoá học
H2S là khí độc ảnh hưởng đến sức khoẻ con người. Lượng H2S trong không khí
dưới 0,0047 ppm người ta ngửi thấy mùi trứng thối; trên 1000 ppm ảnh hưởng nghiêm
trọng đến đường hô hấp. H2S là khí của acid yếu, ít có khả năng ăn mòn kim loại. Tuy
nhiên, ở nhiệt dộ cao H2S phản ứng với oxi, tạo ra các hợp chất có tính acid mạnh hơn,
có thể ăn mòn kim loại rất nhanh.
2 H2S + 3 O2 = 2 H2SO3
H2S + 2 O2 = H2SO4
Thành phần H2S trong biogas có khả năng làm mòn động cơ, do đó khi sử dụng
biogas làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong người ta phải tiến hành khử, lọc và loại bỏ
H2S.
Hơi nƣớc
Trong không khí luôn luôn tồn tại một lượng hơi nước nên thành phần của
biogas cũng chứa một lượng hơi nước đáng kể có ảnh hưởng đến quá trình cháy làm
giảm lượng nhiệt sinh ra.
Các thành phần khác
Trong biogas còn có một số loại khí khác nhưng chỉ chiếm một lượng nhỏ,
không đáng kể và cũng không gây ảnh hưởng đến tính chất của biogas.
12
2.1.7. Tiềm năng và ứng dụng của biogas
2.1.7.1. Tiềm năng phát triển của biogas
Nước ta là một nước nông nghiệp phát triển có số lượng vật nuôi rất lớn với gần
5 triệu con bò, 3 triệu con trâu và 23 triệu con lợn nên lượng phân ủ yếm khí biogas rất
lớn.
Bảng 2.5. Năng suất khí biogas sinh ra từ phân gia súc
Loại phân
Lượng khí biogas sinh ra
(m
3/ tấn phân)
Thành phần mêtan
(% thể tích)
Trâu, bò 260 - 280
50 - 60
Heo 561
Bảng 2.6. Bảng thống kê số lƣợng phân trong ngày của gia súc
Lượng khí bigas có thể thu được trong một ngày từ trâu và bò:
(3.000.000 + 5.000.000) x 14 x 0,36 = 4.032.000 m
3
gas/ ngày.
(1 kg phân trâu, bò ủ yếm khí sẽ sinh ra 0,036 m3 gas.)
Lượng khí biogas có thể thu được trong 1 ngày từ heo:
23.000.000 x 2,44 x 0,045 = 2.525.400 m
3
gas/ngày.
(1 kg phân heo ủ yếm khí sẽ sinh ra 0,045 m3gas)
Tổng lượng gas có thể lấy được: 4.032.000 + 2.525.400 = 6.557.400 m3 gas/ngày.
Như vậy nếu tận dụng tốt, nguồn biogas này có thể cho ta nguồn năng lượng
tương đương với 1,15 x 6.557.400 = 7.541.010 lít xăng/ngày. Điều này làm giảm được
một lượng chi phí đáng kể trong việc nhập khẩu xăng dầu của cả nước, giảm áp lực
cho ngành kinh tế đồng thời có thể chủ động được nguồn năng lượng. Mặt khác, việc
sử dụng nhiên liệu biogas còn làm giảm đáng kể lượng khí thải thoát ra từ động cơ so
với nhiên liệu truyền thống; đảm bảo cho môi trường xanh, sạch.
Vật nuôi Lượng phân (kg/ngày)
Trâu 14
Bò 14
Lợn 2,44
13
2.1.7.2. Ứng dụng của biogas
Trong nƣớc
Khí biogas hiện nay chủ yếu được dùng để thay thế chất đốt. Nguồn biogas
nhận được từ các hầm khí sinh học đã cung cấp năng lượng phục vụ việc đun nấu. Do
đó cũng hạn chế phần nào việc chặt phá rừng làm chất đốt.
Bùi Văn Ga và cộng tác viên, trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng đã nghiên
cứu thành công ứng dụng biogas làm nhiên liệu thay thế xăng cho xe gắn. Các nhà
khoa học ở Phân Viện Kỹ Thuật Công Binh (Bộ Quốc Phòng) phối hợp với trung tâm
Nhiệt - Thuỷ - Khí - Động học trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã thực hiện thành
công chương trình sử dụng khí sinh học chạy máy phát điện công suất nhỏ phục vụ
cho các hộ gia đình, trang trại chăn nuôi và làng nghề.
Hiện nay, một số địa phương như: Đồng Nai, Củ Chi, Hóc Môn… đã ứng dụng
thành công việc sử dụng biogas làm nhiên liệu cho các động cơ nhỏ, các máy công tác
thông thường như: máy bơm nước, máy phát điện… vào sản xuất cũng như trong bảo
quản các nông sản.
Ngoài nƣớc
Việc nghiên cứu và ứng dụng biogas đã xuất hiện từ lâu. Phát triển mạnh nhất
là ở các nước Trung Quốc, Ấn Độ, Thụy Điển, Đức, Đan Mạch …
Ở Trung Quốc, tổng sản lượng biogas của cả nước là 2000 triệu m3/năm. Biogas chủ
yếu được sử dụng vào mục đích đun nấu, thắp sáng hay chạy động cơ nổ phát điện.
Cho đến năm 1979, Trung Quốc đã có 301 trạm phát điện nhỏ sử dụng biogas.
Ở Ấn Độ, chương trình năng lượng và nước sạch nông thôn đã được triển khai từ
những năm 90 của thế kỷ trước. Hàng năm có khoảng 200000 hộ gia đình Ấn Độ
chuyển từ sử dụng năng lượng củi đốt sang sử dụng biogas. Cho đến nay, Ấn Độ đã có
đến hơn 2000000 trạm biogas.
Ở Châu Âu, người ta đã chế tạo các loại động cơ chạy bằng biogas sản xuất chủ
yếu từ các nhà máy xử lý chất thải, các loại động cơ hai kỳ (n = 400 - 1250 vòng/phút),
công suất 42 HP, các loại động cơ tốc độ cao, đa xylanh của hãng Cantebury có thể
cho công suất lên đến 105 KWh ở Anh, Đức…Các giải pháp động cơ lưỡng nhiên liệu
(Biogas - Diesel) cũng đã được nghiên cứu và ứng dụng ở Đan Mạch, Đức, Thụy Điển
[5].
14
2.1.8. Một số hầm ủ yếm khí tạo biogas hiện nay
2.1.8.1. Dạng hầm vòm
Hầm ủ yếm khí dạng vòm có thể là hình vuông hoặc hình tròn được đặt trên hay
dưới mặt đất. Hầm ủ dạng này cho gas tương đối thấp, không thể bố trí tay quậy, khó
xúc rửa, tốn không gian nhưng giá đầu tư ít, không thể di dời khi cần thiết.
2.1.8.2. Dạng hầm giếng có khoang chứa gas nổi
Hầm ủ dạng này thường được xây bằng gạch, các ống vào và ra được xây thẳng
để chống nghẹt. Hầm vận hành liên tục.
Hầm có cấu tạo khoang gas nổi nên dễ dàng tẩy rửa. Áp suất sinh gas không đổi
và có thể xoay khoang gas để sấy.
2.1.8.3. Dạng hầm ủ túi dẻo
Hầm ủ dạng này có ưu điểm dễ di chuyển khi cần thiết, áp suất gas không đổi,
hoạt động liên tục, cho gas nhiều hơn các dạng hầm khác với cùng thể tích. Tuy nhiên,
do vật liệu chế tạo là plastic nên dễ xì, vỡ không thể vớt váng bề mặt súc rữa và bố trí
tay khuấy.
2.1.8.4. Hầm ủ dạng bê tông, composit
Hầm ủ dạng này được phát triển dựa trên hầm ủ dạng túi dẻo. Vật liệu chế tạo
hầm được thay thế bằng bê tông hoặc composit. Điều này làm tăng giá thành, tuy
nhiên các vật liệu này đã khắc phục được rất nhiều nhược điểm của hầm ủ túi dẻo [2].
Ngoài 4 dạng hầm ủ trên còn có nhiều kiểu hầm ủ khác. Tuy nhiên, lượng khí
sinh ra ở các dạng hầm này không cao và không phổ biến.
2.2. Lý thuyết cơ bản về động cơ đốt trong
2.2.1. Định nghĩa
Động cơ nhiệt là thiết bị chuyển đổi hoá năng do đốt cháy nhiên liệu thành
nhiệt năng và biến nhiệt năng này thành cơ năng. Động cơ nhiệt làm việc theo
hai quá trình
Đốt cháy nhiên liệu dạng đặc, lỏng hoặc khí để sinh nhiệt.
Môi chất công tác thay đổi trạng thái để sinh công.
Động cơ đốt trong là động cơ có hai quá trình trên xảy ra cùng một nơi, nhiệt
năng đạt được bằng sự đốt cháy nhiên liệu bên trong động cơ. Nhiệt năng tích lũy
trong khí cháy có nhiệt độ và áp suất cao đẩy piston đi xuống làm quay trục khuỷu của
động cơ và truyền mômen ra ngoài cho các thiết bị công tác. Động cơ máy phát điện
15
sử dụng nhiên liệu khí biogas loại công suất 10 kVA được sử dụng trong quá trình
khảo sát là một động cơ đốt trong bốn kỳ.
2.2.2. Khái niệm động cơ đốt trong bốn kỳ
Là động cơ mà một chu kỳ hoàn hành trong 4 hành trình. Nói cách khác, piston
phải chạy lên xuống 4 lần và trong 4 hành trình của piston chỉ có một hành trình sinh
công. Trong mỗi chu kỳ của động cơ đốt trong xảy ra 4 quá trình liên tiếp nhau là kỳ
nạp, kỳ nén, kỳ nổ và kỳ xả.
Kỳ nạp: Piston đi từ điểm chết trên đến điểm chết dưới; xupap hút mở cho phép
hút môi chất vào trong xylanh.
Kỳ nén: Cả hai xupap hút và xả đều đóng kín, piston đi từ điểm chết dưới đến
điểm chết trên. Môi chất bên trong xylanh bị nén; dẫn đến áp suất, nhiệt độ
trong xylanh tăng nhanh.
Kỳ nổ: Cả hai xupap vẫn đóng kín. Khi piston ở gần điểm chết trên môi chất
bên trong xylanh bị đốt cháy, sinh công và toả nhiệt, áp suất và nhiệt độ tăng
vọt lên rất cao đẩy piston đi xuống sinh ra công làm quay trục khuỷu. Ở động
cơ 4 kỳ thì kỳ nổ là kỳ sinh công duy nhất.
Kỳ xả: Xupap xả mở, piston đi từ điểm chết dưới đến điểm chết trên đẩy toàn
bộ lượng khí đã cháy ra ngoài xylanh. Kết thúc một chu trình của động cơ. Sau
đó piston tiếp tục đi xuống lặp lại kỳ hút. Cứ như vậy động cơ vận hành liên tục
[4].
Kỳ nạp Kỳ nén Kỳ nổ Kỳ xả
Hình 2.3. Các kỳ của động cơ đốt trong 4 kỳ
16
2.2.3. Cấu tạo động cơ đốt trong
2.2.3.1. Bộ phận phát lực
Có nhiệm vụ biến áp lực của khí thể cháy trong xylanh thành mômen quay của
trục khuỷu động cơ để dẫn động máy công tác. Nhóm chi tiết phát lực bao gồm:
- Nhóm piston: Chuyển động tịnh tiến trong xylanh, chịu tác dụng trực tiếp của lực
khí thể trong xylanh và truyền lực tác động này lên thanh truyền, trục khuỷu và
bánh đà để mang ra ngoài. Nhóm piston bao gồm:
+ Piston: Là chi tiết chịu lực tác dụng trực tiếp áp lực khí thể trong buồng cháy
và truyền lực tác dụng đó qua thanh truyền và trục khuỷu. Cùng với secmăng,
xylanh và nắp máy, piston tạo thành buồng khí chứa môi chất công tác.
+ Secmăng: Có nhiệm vụ bao kín buồng xylanh ngăn dầu bôi trơn vào buồng
xylanh trong quá trình động cơ hoạt động và bơm dầu lên bôi trơn thành
xylanh.
+ Chốt piston: Là chi tiết nối piston với thanh truyền và truyền lực tác dụng của
khí thể từ piston xuống thanh truyền. Chốt piston thường có cấu tạo hình trụ
rỗng và được lắp lỏng với bệ chốt piston và đầu nhỏ thanh truyền.
+ Thanh truyền: Là chi tiết trung gian, trong đó đầu nhỏ lắp ghép với piston,
đầu lớn liên kết với chốt khuỷu. Thanh truyền có nhiệm vụ truyền lực tác dụng
từ piston đến trục khuỷu.
- Nhóm trục khuỷu - bánh đà
+ Trục khuỷu: Có nhiệm vụ nhận lực tác dụng từ thanh truyền, biến thành
môment quay để kéo máy công tác.
+ Bánh đà: Có nhiệm vụ tích trữ công dư và phát triển năng lượng giúp cho trục
khuỷu quay đều, tạo sự êm dịu cho động cơ.
2.2.3.2. Bộ phận đánh lửa
- Bộ chia điện: Nhiệm vụ của bộ chia điện là phân điện áp đến từng bugi theo đúng
thứ tự xilanh vào đúng thời điểm, để có thể bật tia lửa đốt cháy hòa khí vào cuối kỳ
nén. Bộ chia điện có thể được dẫn từ trục khuỷu hoặc trục cam. Đối với động cơ
khảo sát đầu ra của bộ chia điện được nối với 4 bugi tương ứng ở từng xilanh. Thứ
tự các bugi tương ứng với một vòng quay bộ chia điện là 1 - 3 - 4 - 2, tương ứng
với thứ tự nổ của động cơ.
- Bôbin: Là một biến thế, gồm hai cuộn dây; với số vòng khác nhau cùng quấn trên
cùng một lõi sắt từ. Số vòng dây của cuộn thứ cấp nhiều hơn gấp nhiều lần số vòng
17
của cuộn sơ cấp. Khi xuất hiện điện áp biến thiên từ cuộn sơ cấp, sinh ra từ trường
biến thiên trong lõi sắt từ, từ trường biến thiên này xuyên qua cuộn thứ cấp và sinh
ra dòng điện trong cuộn thứ cấp.
Nhiệm vụ của Bôbin là tạo ra điện áp rất cao, khoảng 45 - 50 kV. Ở mức điện
áp này có thể tạo ra tia lửa điện phóng qua khe hở nhỏ khoảng 2 mm, kèm theo
nhiệt và tiếng nổ. Điện áp cao sinh ra từ bôbin được dẫn đến bộ chia điện thông
qua các dây dẫn được cách ly cao áp.
- Bugi: Nhiệm vụ là tạo ra tia lửa điện nhờ khoảng hở giữa hai cực của bugi. Khi
xuất hiện tia lửa, sinh ra nhiệt độ cao và làm bốc cháy hòa khí ngay giữa khoảng hở
này Sau khi cháy, màng lửa tiếp tục lan rộng ra khắp buồng cháy. Như vậy hòa khí
đã được đốt cháy.
2.2.3.3. Bộ phận phân phối khí
Có cấu tạo gồm nhiều bộ phận nhưng quan trọng nhất là các phần sau
- Xupap: Có nhiệm vụ đóng mở các cửa nạp và cửa xả. Cấu tạo xupap gồm 3 phân
chính: tán xupap, thân xupap và đuôi xupap.
- Đũa đẩy: Dùng trong hệ thống phân phối khí có xupap treo. Đũa đẩy có nhiệm vụ
truyền lực từ con đội đến đòn bẩy.
- Con đội: Gồm có phần thân để dẫn hướng và phần mặt tiếp xúc với cam phân
phối khí. Thân con đội có dạng hình trụ còn phần tiếp xúc có nhiều dạng khác
nhau. Con đội có nhiệm vụ nhận lực trực tiếp từ cam truyền đến đũa đẩy hay đuôi
xupap để đóng mở xupap.
- Đòn bẩy: Là chi tiết truyên lực trung gian một đầu tiếp xúc với đũa đẩy, một đầu
tiếp xúc với đuôi xupap. Khi trục cam nâng con đội lên, đũa đẩy đẩy vào một đầu
của đòn bẩy đi lên, đầu kia đòn bẩy nén lò xo xupap xuống và mở xupap.
- Trục cam: Có nhiệm vụ dẫn động xupap đóng mở theo một trình tự nhất định.
2.2.3.4. Bộ phận nhiên liệu
Hệ thống nhiên liệu của động cơ đang khảo sát sử dụng phương pháp hoà trộn
trước bao gồm các chi tiết: Bình chứa, các ống dẫn, lọc, bơm nhiên liệu, bộ chế hòa
khí… Tuy nhiên ở hệ thống nhiên liệu quan trọng nhất là bộ chế hoà khí. Bộ chế hòa
khí có nhiệm vụ tạo ra hỗn hợp đồng nhất giữa nhiên liệu và không khí theo một tỉ lệ
thích hợp, nhằm giúp cho hỗn hợp này được cháy hoàn toàn. Thông thường tỉ lệ hỗn
hợp được tính bằng tỉ lệ khối lượng giữa nhiên liệu và không khí. Đối với động cơ
18
xăng tỉ lệ này là 1:14,7 nhưng đối với động cơ chạy bằng biogas thì tỉ lệ này là 1:12,5
[1].
Các bộ phận chính của bộ chế hoà khí:
- Bơm giữ mực: Nhiệm vụ của bình giữ mực là tích trữ một lượng xăng trong
nó nhằm đảm bảo cho bộ chế hoà khí làm việc ổn định. Trong bình giữ mực có
hệ thống phao, kết cấu của hệ thống phao cho phép đảm bảo nhiệm vụ của bình
giữ mực. Khi mực xăng hạ thấp xuống, phao hạ xuống, đồng thời mở van kim
cho phép xăng chảy vào trong bình giữ mực; khi mực xăng trong bình dâng cao,
phao được nâng lên, van kim đóng lại ngăn không cho xăng tiếp tục chảy vào.
- Mạch tốc độ thấp sơ cấp: Nhằm cung cấp nhiên liệu cho động cơ khi làm việc
ở chế độ ít tải.
- Mạch tốc độ cao sơ cấp: Có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu cho động cơ khi
làm việc ở chế độ tải vừa và nặng.
- Mạch tốc độ thấp thứ cấp: Giúp cho động cơ không bị giật trong quá trình
tăng tốc.
- Mạch tốc độ cao thứ cấp: Cung cấp thêm nhiên liệu cần thiết cho động cơ khi
chuyển từ chế độ làm việc vừa sang tải nặng.
Hình 2.4. Sơ đồ bộ chế hòa khí
19
2.2.3.5. Bộ phận làm mát
Két nước, cánh tản nhiệt, quạt gió… có nhiệm vụ nhận nhiệt từ khí cháy truyền
qua thành buồng cháy thông qua môi chất làm mát để đảm bảo nhiệt độ các chi tiết
trong máy không quá nóng cũng không quá nguội.
2.2.3.6. Bộ phận bôi trơn
Cacte dầu, bơm dầu… có nhiệm vụ đưa dầu từ cacte dầu đến các mặt ma sát,
lọc sạch những tạp chất lẫn trong dầu nhờ khi dầu nhờn tẩy rửa các mặt ma sát này và
bảo vệ các bề mặt của chi tiết máy trong động cơ không bị rỉ, làm giảm ma sát của ổ
trục đưa nhiệt lượng phát sinh do ma sát ra khỏi ổ trục.
2.2.4. Cấu tạo động cơ đã đƣợc chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu biogas
Về cơ bản động cơ sử dụng nhiên liệu biogas cũng là một động cơ đốt trong
nhưng đã được chuyển đổi và thêm vào một số bộ phận cho phù hợp với đặc tính của
biogas. Cụ thể như sau
- Hệ thống nhiên liệu: Giữ nguyên bộ chế hoà khí, lắp thêm bộ trộn để sử dụng gas.
Bộ trộn được lắp vào phía trước của bộ chế hoà khí và sử dụng phương pháp hòa
trộn trước. Nhiên liệu và không khí được hòa trộn hình thành hòa khí trước khi hút
vào động cơ. Bộ trộn có nhiệm vụ hòa trộn không khí và biogas thành một hỗn hợp
có tỉ lệ thích hợp với từng chế độ làm việc của động cơ. Như vậy động cơ vừa có
thể chạy bằng nhiên liệu xăng cũng như biogas. Ngoài ra còn có thêm hệ thống
điều khiển tự động chuyển mạch nhiên liệu từ xăng khi khởi động sang biogas khi
động cơ đã đạt nhiệt độ.
- Hệ thống đánh lửa: Giữ nguyên kết cấu, có trích đường tín hiệu xung NE đưa vào
mạch điều tốc điện tử.
- Hệ thống làm mát: Lắp thêm két nước.
- Bộ điều tốc điện tử: Có tác dụng điều chỉnh tốc độ làm việc của động cơ. Bộ điều
tốc điện tử dùng động cơ bước trực tiếp điều khiển bướm ga, hoạt động liên tục
cùng với động cơ; vi mạch được chọn là AT89C2051 [3].
2.2.5. Khí thải của động cơ đốt trong
Khí thải của động cơ được thải từ xylanh đi ra môi trường, ngoài các sản vật
cháy hoàn toàn CO2, H2O, N2, còn chứa các sản vật chưa được cháy hoàn toàn, các sản
vật được phân giải từ sản vật cháy hoặc từ nhiên liệu.
20
Bảng 2.7. Hàm lƣợng các chất trong khí thải động cơ[4]
2.2.5.1. Oxit cacbon (COx)
Có trong khí thải do thiếu oxy nên C không được cháy hoàn toàn. Đối với động
cơ xăng hoạt động với hoà khí đậm lượng CO có thể lên đến 10 - 12 % thể tích sản vật
cháy. Ở động cơ diesel CO có thể lên đến 0,5 %. Oxit cacbon ở nhiệt độ cao có thể kết
hợp với oxy tạo thành CO2. Chất này cùng với CFC là nguyên nhân chính gây ra hiệu
ứng nhà kính làm nhiệt độ trái đất tăng nhanh, ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi
trường sống của con người. Chính vì thế hàm lượng oxit cacbon trong khí xả của các
loại động cơ luôn là một trong những vấn đề được quan tâm hàng đầu.
2.2.5.2. NOx , H2S và SO2
NOx gồm có NO và NO2 tồn tại ít chỉ khoảng vài mg/lít.
H2S và SO2 có trong khí thải động cơ dùng nhiên liệu có lưu huỳnh. Lượng H2S
thường rất nhỏ không đáng kể nhưng lượng SO2 có thể lên đến 250 mg/m
3
.
NOx cùng với H2S, SO2 khi được thải vào không khí có thể bị biến đổi thành NO3
-
, SO4
2-
kết hợp với nước ngưng tụ trong mây và rơi xuống thành mưa acid ảnh hưởng
lớn đến đời sống của động vật cũng như thực vật trên cạn. Nó làm mất cân bằng quá
trình biến dưỡng của cơ thể sinh vật, gây ra một số bệnh cho cây trồng…
2.2.5.3. Các chất hydrocacbua
Chứa trong sản vật cháy dưới dạng các chất CnHm. Sự độc hại của nó không kém
gì CO, một trong các chất trên là benzơpiren-3,4 rất dễ gây bệnh ung thư.
Các chất trong khí thải động cơ Động cơ xăng Động cơ diesel
N2 (% thể tích)
O2 (% thể tích)
Hơi nước (% thể tích)
CO2 (% thể tích)
CO (% thể tích)
74 - 77 76 - 78
0,3 - 8,8 2 - 18
3,0 - 5,5 0,5 - 4
5,0 - 12 1 - 10
5,0 - 10 0,01 - 0,5
NOx (mg/l)
HC (mg/l )
OH (mg/l)
0 - 0,8 0,0002 - 0,5
0,2 - 3 0,009 - 0,5
0 - 0,2 0,001 - 0,009
Benzơpiren-3,4 ( kg/m3) 10 - 20 0 - 10
Muội than (g/m3) 0 - 0,4 0,01 - 1,1
21
2.2.5.4. Các hợp chất của chì
Tồn tại trong khí xả của động cơ sử dụng xăng pha chì. Tác hại của các hợp chất
với chì cũng rất độc hại. Chì có cấu trúc tương tự như canxi nên nó có thể được hấp
thụ vào tế bào thần kinh làm hỏng chức năng tổng quát của tế bào. Những nghiên cứu
gần đây cho thấy chì acetate có khả năng gây bệnh ung thư [6].
22
Chƣơng 3. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Thời gian và địa điểm thực hiện đề tài
Đề tài được thực hiện từ tháng 3 đến tháng 8 tại trại heo gia đình anh Huỳnh
Công Bằng số 23/3 tổ 13, ấp Trung Lân, xã Bà Điểm, huyện Hóc Môn, Thành phố Hồ
Chí Minh và tại trại bò trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh.
3.2. Vật liệu và thiết bị sử dụng
Biogas được ủ từ phân heo.
Xăng A92.
Máy phát điện công suất 10 kVA.
Đồng hồ đo ampe và volt.
Máy đo khí xả.
Túi nhựa dẻo trữ gas chiều dài 4,5 m, đường kính 0,75 m.
Ống nhựa PVC có đường kính 21 mm.
Bóng đèn loại 500 W, 300 W, 100 W, bàn ủi công suất 1000 W.
Các dụng cụ khác như: Táp lô lớn, phích cắm điện, công tắc điện, kéo, kềm,
băng keo đen, dây điện…
3.3. Phƣơng pháp, bố trí thí nghiệm
3.3.1. Giai đoạn 1
- Chuẩn bị gas nhiên liệu cho chạy máy: Cột kín 2 đầu của túi nylon, một đầu
cố định, một đầu mang ống nhựa để trữ, đo lượng gas hoặc dẫn khí vào máy phát điện.
Tiến hành nối ống dẫn gas này vào lỗ thoát khí của hầm biogas để trữ gas vào túi.
Kiểm tra túi, ống dẫn, van khoá, không để gas xì. Tính toán lượng gas trong túi trữ
theo kích thước của túi bằng công thức sau:
Lượng gas (m3) = chiều dài túi x 3,14 x (đường kính túi/2)2
- Khảo sát được tiến hành tại Hóc Môn bằng nhiên liệu biogas ở chế độ không
tải
3.3.1.1. Bƣớc 1: Khảo sát nồng độ các loại khí thải, hiệu điện thế ở 2 đầu ra của máy
phát điện khi hoạt động ở chế độ không tải có công suất nhỏ.
23
Thí nghiệm được ghi nhận 10 lần lặp lại ở 10 thời điểm khác nhau với khoảng
cách 7 ngày.
Tiến hành: Dùng ống dẫn gas từ túi trữ vào động cơ, khởi động máy, điều chỉnh
bướm gas để máy hoạt động với công suất nhỏ, không tải từ máy ra ngoài các
thiết bị điện.
- Dùng đồng hồ đo và ghi nhận hiệu điện thế giữa 2 đầu ra của máy.
- Cho đầu dò của máy đo khí xả vào ống bô của máy để đo nồng độ các loại khí
xả. Thời gian một lần đo là 30 giây. Ghi nhận kết quả đo được, thời gian máy chạy hết
lượng gas trong túi.
3.3.1.2. Bƣớc 2: Khảo sát nồng độ các loại khí thải, hiệu điện thế ở 2 đầu ra của máy
phát điện khi hoạt động ở chế độ không tải có công suất trung bình.
Cách tiến hành thực hiện các giai đoạn như ở bước 1 nhưng thay vào đó máy
phát điện được điều chỉnh ở chế độ không tải với công suất trung bình.
3.3.1.3. Bƣớc 3: Khảo sát nồng độ các loại khí xả, hiệu điện thế ở 2 đầu ra của máy
phát điện khi hoạt động ở chế độ không tải có công suất cao.
Cách tiến hành thực hiện các giai đoạn như ở bước 1 nhưng thay vào đó máy
phát điện được điều chỉnh ở chế độ không tải với công suất cao.
3.3.2. Giai đoạn 2
Chuẩn bị
Dùng ống dẫn nối gas vào động cơ của máy phát điện. Nối dây tải điện từ máy
phát điện ra các thiết bị gồm: 7 bóng đèn tròn công suất 500 W, 1 bàn ủi công suất
1000 W, 6 bóng đèn tròn công suất 300 W, 2 bóng đèn tròn công suất 100 W. Khởi
động máy, lần lượt điều chỉnh bướm gas để máy hoạt động ở các chế độ công suất nhỏ,
vừa và cao.
- Công suất nhỏ: tương ứng tải 3 kW (lần lượt mở 6 bóng tròn có công suất 500
W).
- Công suất trung bình: tương ứng tải 5 kW (lần lượt mở tiếp 1 bàn ủi, 2 bóng đèn
có công suất 500 W).
- Công suất cao: tương ứng tải 7,5 kW (lần lượt mở tiếp các bóng đèn còn lại.)
Khảo sát được tiến hành tại Hóc Môn dùng nhiên liệu biogas ở chế độ có tải.
3.3.2.1. Bƣớc 1: Khảo sát khả năng tải, nồng độ các loại khí thải của máy khi máy
hoạt động ở chế độ có tải công suất nhỏ.
24
Thí nghiệm được ghi nhận 10 lần lặp lại ở 10 thời điểm khác nhau với khoảng
cách 7 ngày.
Tiến hành: Dùng ống dẫn gas vào động cơ. Nối dây tải điện từ máy ra các thiết
bị gồm 6 bóng đèn có công suất 500 W, khởi động máy, điều chỉnh bướm gas
sao cho máy hoạt động ở mức thấp. Bật công tắc phát điện sau đó mở lần lượt 6
bóng đèn.
Dùng đồng hồ đo và ghi nhận hiệu điện thế, cường độ dòng điện do máy phát
ra.
Đặt đầu dò của máy đo khí xả vào ống bô của máy để đo nồng độ các loại khí
xả. Thời gian đo mỗi lần là 30 giây sau đó rút đầu dò ra. Ghi nhận kết quả, thời gian để
máy chạy hết lượng gas trong túi.
3.3.2.2. Bƣớc 2: Khảo sát khả năng tải, nồng độ các loại khí thải của máy khi máy
hoạt động ở chế độ có tải công suất trung bình.
Cách tiến hành thực hiện các giai đoạn như ở bước 1 nhưng thay vào đó máy
phát điện, các thiết bị tải được điều chỉnh ở mức độ trung bình.
3.3.2.3. Bƣớc 3: Khảo sát khả năng tải, nồng độ các loại khí thải của máy khi máy
hoạt động ở chế độ có tải công suất cao.
Cách tiến hành thực hiện các giai đoạn như ở bước 1 nhưng thay vào đó máy
phát điện, các thiết bị tải được điều chỉnh ở mức độ cao.
3.3.3. Giai đoạn 3
Chạy máy phát điện bằng nhiên liệu xăng tại trường Đại học Nông Lâm Thành
phố Hồ Chí Minh
Các bước chuẩn bị, chỉ tiêu, bố trí, tiến hành thí nghiệm giống như phần giai
đoạn 1 và 2 nhưng thay nhiên liệu sử dụng là xăng.
25
Chƣơng 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Qua thời gian tiến hành vận hành máy phát điện bằng nhiên liệu xăng hoặc
biogas cùng với việc đo đạc và xử lý số liệu chúng tôi thu được những kết quả sau.
4.1. Ảnh hƣởng của tốc độ vận hành máy và lƣợng nhiên liệu lên nồng độ khí
thải, hiệu điện thế và lƣợng nhiên liệu tiêu thụ ở chế độ không tải
Kết quả khảo sát được trình bày theo giá trị trung bình ở bảng 4.1.
Bảng 4.1. Ảnh hƣởng của tốc độ vận hành máy và nhiên liệu lên nồng độ khí thải,
hiệu điện thế và lƣợng nhiên liệu tiêu thụ ở chế độ không tải
Tốc độ Nhiên liệu
Thấp
(n = 10)
Trung bình
(n = 10)
Cao
(n = 10)
Nhiên liệu tiêu
thụ
Xăng (lít/giờ) 4,05 0,05 4,54 0,04 6,54 0,03
Gas (m
3
/giờ) 3,52 0,04 5,04 0,05 5,98 0,04
Volt
Xăng 99,7 1,1 224,5 1,6 377 4,67
Gas 94,9 3,61 166,6 2,3 287,4 6,6
CO (% thể tích)
Xăng 6,609 0,01 6,61 0,01 8,84 0,02
Gas 0,08 0,00 0,09 0,00 0,1 0,00
HC (ppm)
Xăng 225,4 0,23 554,1 5,82 824,8 3,74
Gas 474 2,06 379 3,0 192 3,11
NOx (ppm)
Xăng 11,9 0,07 13,7 0,05 10,75 0,01
Gas 28,57 0,13 26,28 0,08 22,42 0,10
CO2 (% thể tích)
Xăng 5,48 0,09 7,91 0,09 8,88 0,13
Gas 6 0,07 7,1 0,04 9,3 0,08
O2 (% thể tích)
Xăng 9,05 0,04 1,19 0,03 0,07 0,18
Gas 12,41 0,07 20,69 0,01 7,52 0,06
Xăng 0,81 0,00 0,93 0,00 0,73 0,01
Gas 1,94 0,01 1,78 0,05 1,53 0,01
Hàm lượng khí thải cho phép theo tiêu chuẩn Euro 1 và 2 của chỉ tiêu HC, NOx
và CO được trình bày ở bảng 4.2.
26
Bảng 4.2. Bảng tiêu chuẩn khí thải Euro 1 và Euro 2 đối với động cơ xăng [8]
Kết quả bảng 4.1. cho thấy khi chạy máy ở tốc độ càng cao thì lượng nhiên liệu
tiêu thụ càng nhiều vì khi đó bướm gas được mở rộng làm hoà khí giữa nhiên liệu và
không khí nhiều hơn. Tốc độ đốt cháy nhiên liệu nhanh hơn nhằm sinh công nhiều hơn
để tăng số vòng quay của máy. Kết quả mức tiêu thụ nhiên liệu tăng theo bướm gas
mở rộng được cho thấy ở cả hai loại nhiên liệu chạy bằng xăng hoặc biogas. Ở điều
chỉnh bướm gas có công suất thấp đã cho thấy lượng nhiên liệu tiêu thụ bằng xăng là
4,05 lít/giờ; trong lúc đó bằng biogas chỉ là 3,52 m3/giờ. Do đó 1,15 lít xăng tiêu thụ
tương đương với 1 m3 gas. Trong lúc đó theo những ghi nhận trước khi đốt 0,9 lít dầu
tương đương với 1 m3 mêtan và 1,15 lít xăng tương đương với 1 m3 mêtan. Như vậy so
với xăng lượng gas sinh học có mức tiêu thụ nhiên liệu ở công suất thấp của chế độ
không tải là thấp hơn nhiều so với các ghi nhận trước đây. Tỉ lệ này cao lên ở mức tiêu
thụ nhiên liệu trung bình là 1 m3 gas tương đương với 0,9 lít xăng và thấp xuống ở
mức tiêu thụ nhiên liệu cao là 1 m3 gas tương đương với 1,09 lít xăng. Diển biến sai
khác này có thể được giải thích như sau: Về nguyên tắc, xăng phải được chuyển từ
dạng lỏng sang dạng hơi trước khi được đốt cháy trong pítton, nên khi vận hành máy ở
tốc độ thấp sự hòa khí của xăng cao hơn gas, do phải chuyển xăng từ dạng lỏng sang
dạng hơi vì thế đã có một phần xăng không được đốt cháy hoàn toàn đã thoát ra ngoài
làm nhiên liệu tiêu tốn nhiều hơn. Trong lúc đó, khi vận hành máy ở tốc độ trung bình
sự hòa khí của xăng đủ để chạy máy, đồng thời do ban đầu hòa khí của gas thấp nên
khi tăng tốc độ lượng gas được máy hút vào tăng nhanh chóng để tăng độ đậm cho hòa
khí đảm bảo cho máy hoạt động. Do đó khi chuyển tốc độ máy từ thấp sang trung bình
thì lượng gas tiêu thụ tăng nhiều so với xăng. Ngược lại, khi vận hành máy ở tốc độ
cao sự hòa khí giữa gas đã ổn định trong khi sự hòa khí của xăng vẫn còn phải chuyển
nhiên liệu từ thể lỏng sang thể khí nên lượng xăng tiêu thụ phải nhiều hơn.
Kết quả khảo sát so sánh ảnh hưởng của nhiên liệu xăng hoặc biogas lên nồng
độ khí thải được trình bày ở bảng 4.1. và hình 4.1.
Tiêu chuẩn HC (%V) NOx (%V) CO (%V)
Euro 1 1,13 0,14 3,16
Euro 2 0,5 0,19 2,2
27
Biểu đồ so sánh nồng độ HC và NOx khi vận hành máy
ở chế độ không tải
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
HC NOx HC NOx
Khí thải xăng Khí thải biogas
Khí thải
Nồ
ng
đ
ộ
(p
pm
)
Thấp
Trung bình
Cao
Hình 4.1. Biểu đồ so sánh lƣợng khí HC, NO2 thải ra của máy sử dụng
xăng hoặc biogas ở chế độ không tải
Biểu đồ so sánh khí CO, CO2, O2, λ khi vận hành máy ở chế độ
không tải
0
2
4
6
8
1
12
14
CO CO2 O2 λ CO CO2 O2 λ
Khí thải xăng Khí thải biogas
Khí thải
Nồ
ng
đ
ộ
(%
th
ể
tíc
h)
Thấp
Trung bình
Cao
Hình 4.2. Biểu đồ lƣợng khí CO, CO2, O2 và thải ra của máy sử dụng
xăng hoặc biogas ở chế độ không tải
Dựa vào bảng 4.1.; hình 4.1. và hình 4.2. cho thấy trong cả hai trường hợp vận
hành máy bằng nhiên liệu biogas hoặc xăng hàm lượng CO trong khí thải đều tăng khi
tăng tốc độ vận hành máy từ tốc độ thấp sang trung bình, và giảm ở mức tốc độ cao.
Khi sử dụng nhiên liệu là biogas kết quả đo nồng độ CO khi vận hành máy ở 3 mức
28
lần lượt là 0,08 %; 0,09 % và 0,1 % đối với xăng là 6,05 %; 6,61 % và 8,84 % vì khi
vận hành máy ở tốc độ cao lượng nhiên liệu đi vào piston nhiều nên một phần đã
không được đốt cháy hoàn toàn làm gia tăng lượng CO.
Hơn nữa lượng nhiên liệu đốt cháy không hoàn toàn đã sinh ra lượng HC cao
trong khí xả khi chạy máy bằng nhiên liệu xăng so với nhiên liệu biogas. Mức khí xả
có hàm lượng HC tăng dần khi tăng tốc độ vận hành máy sử dụng nhiên liệu xăng.
Điều này có lẽ do trong thành phần của xăng còn có một lượng hydrocacbon làm
nhiệm vụ chống kích nổ. Những chất này không bị đốt cháy nhiều khi động cơ hoạt
động ở chế độ không tải làm nồng độ HC của máy chạy bằng nhiên liệu xăng có giá trị
cao hơn so với nhiên liệu biogas. Quan sát này thấy rõ nhất trong hai trường hợp trung
bình và cao. Ở nhiên liệu xăng là 554,1 ppm và 824,8 ppm, đối với nhiên liệu biogas là
379 ppm và 192ppm. Riêng ở tốc độ thấp thì dư lượng HC ở biogas là 474 ppm cao
gấp 2 lần so với nhiên liệu xăng là 225,4. Điều này có thể do hàm lượng HC trong máy
chạy nhiên liệu biogas chưa bị đốt hết vì thế làm một phần HC thất thoát ra ngoài. Tuy
nhiên nồng độ CO2 vẫn tăng khi tăng tốc độ chạy máy vì nhiên liệu bị đốt cháy nhiều
hơn khi chạy ở tốc độ cao để sinh công để tăng số vòng quay của máy đồng thời dư
lượng O2 giảm xuống.
Hàm lượng NOx giảm dần khi tăng tốc độ chạy máy nhưng không đáng kể. Dư
lượng NOx khi chạy bằng biogas cao hơn lần lượt là 28,57 ppm; 26,28 ppm và 22,42
ppm so với khi chạy xăng là 11,9 ppm; 13,7 ppm và 10,75 ppm ở cùng một tốc độ bởi
vì trong biogas vẫn còn tồn tại một lượng NH3 và N2 khi cháy sẽ chuyển hóa thành
NOx. Tuy nhiên, giá trị NOx giảm dần khi tăng tốc độ chạy máy vì khi đó lượng NH3,
N2 chưa bị đốt cháy hết có lẽ do hàm lượng CO2 sinh ra từ phản ứng cháy của mêtan
đã làm tắt sự đốt cháy nhiên liệu.
Đối với máy chạy nhiên biogas thì dư lượng không khí ( ) luôn luôn giảm với
tỷ số đáng kể ở 3 trường hợp tốc độ thấp, trung bình và cao lần lượt là 1,94; 1,79 và
1,53. Trong khi đó dư lượng không khí ( ) trong động cơ chạy bằng xăng thì dao động
hầu như không đáng kể lần lượt là 0,81; 0,93 và 0,73. Điều này có thể là do bộ chế hoà
khí chỉ phù hợp cho động cơ chạy nhiên liệu xăng và được trộn theo tỷ lệ nhất định
giữa xăng và không khí, nên khi máy vận hành thì dư lượng không khí ( ) không có
sự thay đổi so với động cơ chạy nhiên liệu biogas. Hơn nữa, tỷ lệ trộn giữa thành phần
khí trong biogas và không khí thay đổi do đó dư lượng không khí ( ) luôn thay đổi.
29
Đối với tốc độ vận hành máy cao thì dư lượng không khí ( ) thấp nhất, điều này có lẽ
do hỗn hợp được trộn quá đậm có nghĩa là lúc này lượng biogas nhiều hơn không khí
nên lượng không khí được sử dụng hết vì thế dư lượng không khí ( ) ra ít.
Ở mức thấp thì hòa khí được trộn loãng, có nghĩa lượng biogas ít hơn không khí
nên lượng không khí chưa được sử dụng hết vì thế dư lượng không khí ( ) thải ra cao.
4.2. Ảnh hƣởng của tốc độ vận hành máy và nhiên liệu lên nồng độ khí thải, hiệu
điện thế và lƣợng nhiên liệu tiêu thụ ở chế độ có tải.
Kết quả khảo sát được trình bày theo giá trị trung bình ở bảng 4.3.
Bảng 4.3. Ảnh hƣởng của tốc độ vận hành máy và nhiên liệu lên nồng độ khí thải,
hiệu điện thế và lƣợng nhiên liệu tiêu thụ ở chế độ có tải
Tốc độ Nhiên liệu
Thấp
(n = 10)
Trung bình
(n = 10)
Cao
(n = 10)
Nhiên liệu tiêu thụ
Xăng
(lít/giờ)
5,03 0,06 6,54 0,05 8,46 0,05
Gas
(m
3
/giờ)
6,1 0,05 9,53 0,04 12,07 0,05
Volt (V)
Xăng 215,2 0,33 218,7 0,86 238 0,94
Gas 209,4 10,1 210,6 0,34 214,2 0,42
Ampe (A)
Xăng 8,61 0,04 15,56 0,05 29,06 0,07
Gas 8,66 0,05 15,91 0,03 30,42 0,03
Công suất lý thuyết
(W)
Xăng 3000 5000 7500
Gas 3000 5000 7500
Công suất thực tế
(W)
Xăng 1853 10,5 3403,3 20 6794,4 36,1
Gas 1811 88,1 3350,6 8,8 6668 13,3
CO (% thể tích)
Xăng 7,61 0,07 8,07 0,02 9,05 0,09
Gas 1,11 0,013 1,48 0,05 2,98 0,01
HC (ppm)
Xăng 555 4,16 424 0,92 369,7 5,66
Gas 215,5 2,48 234,6 1,86 375,8 1,84
NOx (ppm)
Xăng 14,2 0,116 12,6 0,12 10,97 0,13
Gas 15,28 0,06 14,81 0,06 13,58 0,01
CO2 (% thể tích)
Xăng 7,96 0,09 8,49 0,1 7,06 0,05
Gas 12,17 0,08 13,46 0,13 11,14 0,05
O2 (% thể tích) Xăng 7,11 0,09 0,98 0,13 0,70 0,02
30
Gas 1,74 0,09 1,52 0,11 1,19 0,01
Xăng 0,96 0,01 0,86 0,01 0,75 0,01
Gas 1,04 0,01 1,01 0,00 0,93 0,00
Dựa vào bảng kết quả cho thấy ở cả 3 mức tốc độ nhỏ, trung bình và cao thì
công suất của máy khi chạy bằng nhiên liệu xăng luôn luôn cao hơn biogas mặc dù độ
chênh lệch về công suất máy không cao tương ứng là 42 W; 52,7 W và 126,4 W. Điều
này hoàn toàn hợp lý vì hoà khí tạo thành giữa không khí với xăng có độ đậm đặc cao
hơn hoà khí giữa không khí và biogas nên khi cháy sẽ sinh công nhiều hơn dẫn đến
công suất phát điện cũng cao hơn. Muốn cho động cơ sử dụng nhiên liệu biogas đạt
công suất cao ứng với mỗi tốc độ thì ta phải điều chỉnh bướm gió để tăng đậm đặc hoà
khí của biogas.
Ở tốc độ thấp, dao động về giá trị volt và ampe của dòng điện phát ra khi chạy
máy bằng nhiên liệu biogas lần lượt là 10,1 V và 0,05 A lớn hơn nhiều so với chạy
xăng là 0,33 V và 0,04 A làm cho giá trị công suất thực tế của máy không ổn định. Ở
máy vận hành dùng nhiên liệu biogas là 88,1 W, trong khi đó đối với xăng là 10,5 W.
Tuy nhiên, khi chạy máy ở mức tốc độ trung bình và cao với nhiên liệu là biogas thì
dao động về giá trị công suất thực tế là 8,8 W và 13,3 W còn ở xăng là 20 W và 36,1
W. Từ đó cho thấy độ ổn định của dòng điện khi chạy bằng nhiên liệu biogas cao hơn
so với chạy xăng. Điều này sẽ làm tăng tuổi thọ của các thiết bị điện.
Khi máy chạy ở tốc độ nhỏ, trung bình và cao thì 1 lít xăng tạo ra được lần lượt
là 370,6 W; 507 W và 799 W điện trong khi đó 1 m3 biogas chỉ có thể tạo ra lần lượt là
302 W; 351,6 W và 552,4 W điện. Như vậy, cùng một lượng nhiên liệu xăng hoặc gas
nhất định thì tốc độ vận hành máy càng cao sẽ sản xuất ra nhiều điện năng hơn.
Theo bảng 4.2. nếu vận hành máy ở tốc độ thấp để tạo ra 1 kW điện ta cần 2,7
lít xăng hay 3,31 m3 gas; trong khi ở tốc độ trung bình là 1,76 lít xăng và 2,8 m3 gas; ở
tốc độ cao là 1,25 lít xăng và 1,81 m3 gas. Như vậy, với tốc độ máy chạy càng cao thì
lượng nhiên liệu cần để sản xuất ra 1 kW điện càng giảm.
31
Biểu đồ so sánh nồng độ CO, CO2, O2, λ khi vận hành máy ở chế
độ có tải
0
2
4
6
8
10
12
14
16
CO CO2 O2 λ CO CO2 O2 λ
Khí thải xăng Khí thải biogas
Khí thải
Nồ
ng
đ
ộ
(%
th
ể t
ích
)
Thấp
Trung bình
Cao
Hình 4.3. Biểu đồ so sánh lƣợng khí CO, CO2, O2, thải ra của máy bằng
xăng hoặc biogas ở chế độ có tải
Biểu đồ so sánh lượng khí HC và NOx khi vận hành máy
ở chế độ có tải
0
100
200
300
400
500
600
HC NOx HC NOx
Khí thải xăng Khí thải biogas
Khí thải
Nồ
ng
độ
(p
pm
)
Thấp
Trung bình
Cao
Hình 4.4. Biểu đồ lƣợng khí HC, NO2 thải ra của máy sử dụng xăng hoặc
biogas ở chế độ có tải
Lượng CO trong thành phần khí xả khi chạy máy bằng nhiên liệu biogas ở cả 3
mức tốc độ luôn có giá trị tăng dần tương ứng là 1,11 % ; 1,48 % và 2,98 % nhưng nhỏ
hơn 3,16 % đạt yêu cầu về khí thải theo tiêu chuẩn Euro 1. Trong khi chạy bằng xăng
giá trị nồng độ của CO rất cao 8,54 %.
Nồng độ HC trong khí xả ở 3 tốc độ trong trường hợp sử dụng xăng tốc độ thấp,
trung bình và cao lần lượt là 555 ppm; 424 ppm và 369,7 ppm còn ở biogas là 215,5
32
ppm; 234,6 ppm và 375,8 ppm thấp hơn 1130 ppm trong tiêu chuẩn Euro 1. Tuy nhiên,
nồng độ HC trong sử dụng nhiên liệu biogas có giá trị tăng dần còn ở xăng lại giảm
dần. Điều này có lẽ khi máy vận hành ở chế độ có tải với tốc độ càng cao thì nhiệt đốt
cháy nhiên liệu trong xylanh càng cao, có khả năng đốt cháy 1 phần HC làm giá trị HC
giảm xuống. Trong khi đó, ở mức tải cao thì biogas được hút vào nhiều nên không đốt
cháy kịp sẽ thoát ra ngoài làm nồng độ HC tăng lên.
Nồng độ NOx trong khí xả ở 3 tốc độ khi vận hành máy sử dụng nhiên liệu xăng
là 14,2 ppm; 12,6 ppm và 10,37 ppm trong khi ở gas là 15,28 ppm; 14,81 ppm và
13,58 ppm thấp hơn 190 trong tiêu chuẩn Euro 1. Tuy nhiên, nồng độ NOx khi vận
hành máy bằng nhiên liệu biogas cao hơn xăng vì hỗn hợp khí khi bốc cháy sẽ tốt hơn
xăng. Chính vì vậy nhiệt lượng của hỗn hợp cháy cao hơn, lượng NOx sinh ra nhiều
hơn.
Trong khí xả của máy sử dụng xăng đã có hàm lượng CO2 khi vận hành máy ở
tốc độ thấp là 7,96 %, tăng lên ở tốc độ trung bình 8,49 % và giảm ở tốc độ cao 7,06 %
thấp hơn khi vận hành máy bằng nhiên liệu biogas, có hàm lượng CO2 ở các mức độ
thấp, trung bình và cao là 12,17 %; 13,46 % và 11,14 % nguyên nhân là do trong
biogas đã có sẵn một lượng CO2 cùng với lượng CO2 sinh ra khi đốt cháy mêtan. Khi
máy hoạt động ở chế độ cao thì lượng CO2 đột ngột giảm vì khi đó hòa khí nhiên liệu
đậm, oxy không đủ để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu, do đó lượng CO2 giảm còn CO
tăng lên.
Lượng oxy trong thành phần khí xả giảm dần khi tăng tốc độ chạy máy ở cả hai
trường hợp vận hành máy bằng nhiên liệu xăng là 7,11 %; 0,98 % và 0,7 %, ở biogas
là 1,74 %; 1,52 % và 1,19 % nguyên nhân là do khi chạy máy ở tốc độ cao thì hòa khí
giữa nhiên liệu và không khí được hòa trộn đậm đặc hơn. Lượng oxy chủ yếu từ không
khí để đốt cháy hàm lượng hòa khí này phải cần nhiều hơn do đó nồng độ oxy trong
thành phần khí xả ngày càng giảm đi khi ta tăng tốc độ chạy máy.
33
4.3. Hiệu quả kinh tế của máy nổ phát điện sử dụng biogas hoặc xăng
Bảng 4.4. Giá điện tạo ra khi chạy máy bằng biogas hoặc xăng
Tốc độ Nhiên liệu Công suất (kW)
Nhiên liệu
tiêu thụ
Giá sản xuất
(VNĐ/kW)
Thấp
Xăng 1853 10,5 5,03 30.700
Biogas 1811 88,1 6,1 2.700
Trung
bình
Xăng 3403.3 20 6,54 21.700
Biogas 3350,6 8,8 9,53 2.300
Cao
Xăng 6794.4 36,1 8,46 14.100
Biogas 6668 13,3 12,07 1.500
Theo trung tâm nghiên cứu năng lượng và môi trường , hội liên hiệp khoa học kỹ
thuật Việt Nam giá thành 1 m3 biogas có giá thành là 800 VNĐ. Trong lúc giá điện
kinh doanh nhà nước 2500 VNĐ, giá 1 lít xăng là 11.300 VNĐ.
Kết quả cho thấy giá điện sản xuất khi vận hành máy phát điện bằng biogas có
giá trị thấp hơn giá điện mà các hộ kinh doanh phải trả cho nhà nước bởi giá nhiên liệu
biogas là 800 đ/m3 thấp hơn nhiều so với xăng là 11.300 đ/lit. Người dân chỉ phải xây
dựng hệ thông hầm ủ là có thể sử dụng biogas. Theo khảo sát tại Trung tâm biogas
Trường Đại học Nông Lâm TPHCM thì giá thành các loại hầm ủ được trình bày ở
bảng 4.5.
Bảng 4.5. Bảng giá thành một số loại hầm biogas
Loại hầm Phủ nhựa Túi nylon KT1 Trung Quốc
Giá thành (VNĐ/m3) 200.000 400.000 1.000.000
Lượng gas sinh ra từ hầm ủ thay đổi phụ thuộc nhiều yếu tố như loại và lượng
phân cho vào, thời gian lưu lại của phân, pH, nhiệt độ điều kiện yếm khi, hóa chất…
nhưng trung bình 1 m3 thể tích hầm sẽ sinh ra khoảng 1 m3 gas/ngày. Theo kết quả của
chúng tôi khảo sát thì lượng gas này sẽ sản xuất 0,5 kW điện có giá trị vào khoảng
1.250 VNĐ. Như vậy sau 1 năm 1 m3 thể tích hầm sẽ thu lại 1.250 x 365 = 465.000
VNĐ. Kết quả này cho thấy nếu xây hầm ủ phủ nhựa thì sau 160 ngày người dân có
thể thu hồi vốn. Nếu xây hầm túi nylon thì thời gian thu hồi vốn là 320 ngày và 800
ngày tương đương năm 2 tháng đối với hầm xây xi măng KT1 Trung Quốc.
34
Rõ ràng từ những kết quả trên đã cho thấy ý nghĩa thực tế và hiệu quả của việc
xây dựng hầm ủ chạy máy nổ phát điện phục vụ hoạt động sản xuất ở trang trại. Ở đây
chúng ta chưa tính toán đến lợi ích của vệ sinh thú y phòng bệnh gia súc, gia cầm và
việc cắt giam khí thải CO2 gây hiệu ứng nhà kính toàn cầu.
35
Chƣơng 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
5.1. Kết luận
Qua quá trình khảo sát và phân tích những số liệu thu thập được, chúng tôi rút ra
những kết luận sau
- Máy phát điện chạy bằng nhiên liệu xăng khi chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu
biogas đã hoạt động rất tốt và cho công suất không chênh lệch nhiều so với chạy bằng
xăng nhưng độ ổn định của dòng điện cao hơn.
- Nồng độ các loại khí xả độc hại gây ô nhiễm môi trường khi chạy máy sử dụng
nhiên liệu biogas thấp hơn nhiên liệu xăng và đạt tiêu chuẩn Euro 1.
- Hiệu quả kinh tế khi chạy máy bằng nhiên liệu biogas cao hơn nhiên liệu xăng.
5.2. Đề nghị
- Người sử dụng máy nổ nên chạy máy ở tốc độ cao vì vừa tiết kiệm nhiên liệu vừa
có công suất lớn. Hơn nữa dòng điện ổn định hơn nên có thể kéo dài tuổi thọ của các
thiết bị tải.
- Cần nghiên cứu nhiều hơn nữa về thiết kế bộ trộn và bộ lọc khí để động cơ đạt
được hiệu suất cao nhất và lượng khí thải ít ảnh hưởng đến môi trường nhất.
- Phổ biến kỹ thuật xây dựng hầm ủ, khuyến khích người dân sử dụng biogas thay
thế xăng khi chạy máy nổ phát điện, vừa thu được hiệu quả kinh tế cao vừa chủ động
được nguồn năng lượng, đồng thời giảm ô nhiễm môi trường chăn nuôi nhất là ở các
nơi vùng sâu vùng xa.
- Nên có những chương trình nghiên cứu sử dụng biogas làm nhiên liệu cho xe máy
và các loại động cơ khác nhằm tiết kiệm ngoại tệ dùng vào việc nhập khẩu xăng dầu
đồng thời giảm áp lực cho ngành năng lượng quốc gia.
36
Chƣơng 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
1. Nguyễn Đình Hùng, 2006. Cấu tạo động cơ đốt trong. Nhà xuất bản Giáo Dục.
2. Dương Nguyên Khang, 2006. Thực hành công nghệ xử lý chất thải. Trường Đại
Học Nông Lâm TP.HCM.
3. Bùi Minh Thường và Nguyễn Đức Hoàng Kiêm, 2007. Thiết kế hoàn thiện động cơ
sử dụng khí biogas. Luận văn tốt nghiệp. Khoa Kỹ Thuật Giao Thông. Trường Đại
Học Bách Khoa TP.HCM.
4. Nguyễn Tất Tiến, 2001. Nguyên lý động cơ đốt trong. Nhà xuất bản Giáo Dục.
5. Nguyễn Văn Triều, 2007. Nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu biogas cho động cơ
Honda GX120. Đề tài nghiên cứu khoa học khoa Cơ Khí Giao Thông trường Đại học
Bách Khoa TP.HCM.
6. Bùi Cách Tuyến, 2006. Giáo trình độc chất học môi trường. Khoa Công Nghệ Sinh
Học. Trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM.
7. Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn, Cục Nông nghiệp, Tổ chức phát triển Hà
Lan, 2004. Công nghệ khí sinh học. Tài liệu tập huấn kỹ thuật viên.
Tài liệu từ internet
8.
9.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- DANG BINH AN.pdf