Đề tài Quy trình xử lý chất thải kèm tạo nhiên liệu sinh học - Ý nghĩa, nhận xét và quan điểm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÌNH DƯƠNG KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC GVHD: Th.S Trương Thị Diệu Hiền Bình Dương, tháng 6/2010 SVTH: Vũ Minh Dương 0707057 Nguyễn Thị Hạnh Phúc 0707432 ? Việc đầu tư nghiên cứu và ứng dụng phát triển công nghệ sản xuất tạo viên ở nước ta đang mở ra hướng sử dụng năng lượng mới từ biomass trong các hệ thống cháy cũng tốt như các nguồn năng lượng khí, hơi nước,nhiệt khác, mang lại lợi ích môi trường và đảm bảo an ninh năng lượng cho các quá trình phát triển kinh tế bền vững. Hiện nay trên thế giới đã nghiên cứu và ứng dụng phát triển công nghệ sản xuất viên nhiên liệu và đã tìm được thị trường thương mại rộng lớn. Sử dụng viên nhiên liệu từ Biomass vừa tận dụng lượng phế thải từ Nông Nghiệp, giảm chi phí vận chuyển và lưu trữ, có thể sử dụng làm chất đốt cho nhiều loại lò công suất vừa và nhỏ, vừa cắt giảm năng lượng hoá thạch, tiết kiệm chi phí sản xuất, nhiệt trị cao, tăng chất lượng quá trình cháy, giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính. Phụ phẩm thừa từ Nông nghiệp bao gồm: vỏ trấu (100 triệu tấn) mùn cưa(250 triệu tấn) vỏ lạc (4,5 triệu tấn) vỏ hạt điều, bã mía, gỗ vụn(400 triệu tấn) Canada 690.000 (tấn) Thụy Điển 1.400.000 (tấn) Italia 550.000 (tấn) Đức 400.000 (tấn) Mỹ 650.000 (tấn) Đan Mạch 400.000 (tấn) Phụ phẩm Tổng cả nước >11 triệu tấn Trấu Tổng 6,8 triệu tấn ĐB sông Cửu Long 3,7 triệu tấn ĐB Bắc Trung Bộ 0,76 triệu tấn DH Nam Trung Bộ 0,68 triệu tấn Mùn cưa Tổng 5,8 triệu tấn Miền Trung 1,15 triệu tấn Tây Nguyên 2,5 triệu tấn Tây Bắc 0,06triệu tấn Cà phê Tây Nguyên 0,5 triệu tấn Khoảng 10% phụ phẩm này được sử dụng làm chất đốt tại chỗ như ở lò gạch, làm nấu nướng hộ gia đình nông thôn,5% làm nhiên liệu công nghiệp (trấu, bã mía) để sản xuất nhiệt cục bộ trong lò hơi,hệ thống sấy,3% làm thức ăn gia súc, làm hương liệu, phân bón cho đất…Hơn 80% còn lại là thải ra môi trường, đổ xuống kênh, sông, hoặc đốt trụi hoàn toàn. Tại ĐBằng SCL việc đốt trấu để lấy nguyên liệu sản xuất điện được một số tỉnh thành như Cần Thơ, An Giang tính đến vì sản xuất 1KW điện cần 2kg trấu, hoặc sử dụng thay dầu FO tiết kiệm chi phí 3 lần,trong khi đó giá nhiên liệu trấu, mùn cưa cực rẻ khoảng 100-300 đ/kg so với than đá là 2.400 đ/kg. Công suất phát nhiệt tương đương của một số nhiên liệu biomass so với than, các giá trị chỉ ra để sinh ra 1kWh nhiệt thì cần bao nhiêu kg nhiên liệu được tính toán ở bảng 3.2. Bảng 3.2 Công suất nhiệt phát ra tương đương Trấu 3,78 kg/kWh Bã mía 2,08 kg/kWh Vỏ hạt điều 4,25 kg/kWh Mùn cưa 4,04 kg/kWh Rơm 3,56 kg/kWh Than cám 6,61 kg/kWh  Lượng nhiệt sinh ra đủ lớn để sử dụng cho mục đích phát nhiệt điện liên tục. Có thành phần cháy như năng lượng truyền thống. Có thể xác định các thiết bị kỹ thuật để tận dụng nhiệt của nó. Viên nhiên liệu được tạo từ phụ phẩm là viên hình trụ đường kính 6- 8mm,dài không quá 38mm,độ ẩm cao hơn 2 lần, nhiệt trị thấp hơn 1,2 lần với các đặc điểm sau: +Khối lượng riêng tăng 5-10 lần, giảm chi phí vận chuyển lưu trữ. +Tăng chất lượng quy trình cháy do độ ẩm thấp. +Giảm lượng CO2,SO2, giảm hiệu ứng nhà kính lượng chất thải trung bình 1,2g so với tiêu chuẩn Mĩ là 7,5g/h. Lượng CO2 tiết kiệm Áp suất quá trình nén từ 30- 150 Mpa, p suất cao sẽ giải phóng lượng Lignin(chiếm khoảng 15% khối lượng vật liệu) liên kết các thành phần tế bào. Nếu không đạt được áp suất thì có thể thêm chất phụ gia, tuỳ loại sinh khối sử dụng làm viên nhiên liệu.Phụ gia có thể là hợp chất hữu cơ rẻ tiền như bột… Tuỳ thuộc thành phần vật liệu, kích thước, độ ẩm,quy trình tạo viên mà áp suất khác nhau. Mật độ viên nhiên liệu bị ảnh hưởng bởi kích thước đầu vào, nguyên vật liệu càng mịn, mật độ càng dày từ 700- 1200 kg/m3. Đường kính của nguyên vật liệu 30MPa Thực tế: PP nén bằng trục vít Áp suất của quá trình: 60 – 100 MPa Mô hình: Thực tế: PP nén bằng rulô Áp suất của quá trình:206 – 448 MPa Mô hình: Thực tế: Chu trình sản xuất Lợi ích của viên nhiên liệu (wood pellet) Lợi ích lớn nhất của nhiên liệu sinh học là chi phí của nó chỉ chiếm khoảng từ 25 – 50% so với nhiên liệu hóa thạch và giá cả ổn định. nhiên liệu sinh học làm giảm các vấn đề môi trường toàn cầu như mưa axit, hiệu ứng nhà kính. Bên cạnh đó, viên nén gỗ còn có các lợi ích sau: Được sản xuất từ nguồn nguyên liệu gỗ thừa rất dồi dào, vô hạn Công nghệ sản xuất và vận hành đơn giản, sử dụng ít thao tác và nhân lực Thuận tiện và dễ dàng sử dụng, chất xếp, vận chuyển, có thể lưu kho số lượng lớn với diện tích kho nhỏ hơn các nhiên liệu sinh học khác. Tạo ra năng lượng cao, ít tro Giá ổn định so với nhiên liệu hóa thạch Là nguồn nhiên liệu tái sinh, sạch Tổ chức bảo vệ môi trường Mỹ xác nhận rằng nhiên liệu sinh học là nguồn năng lượng tái sinh sạch nhất trên trái đất. Chi phí của wood so với các nhiên liệu khác Một tấn viên nén gỗ tương đương 120 galon dầu (khoảng $4,33/gallon). Viên gỗ tạo ra cùng năng lượng BTU nhưng giá rẻ hơn 42% so với dầu mỏ. Một tấn viên nén gỗ tương đương 170 galon prôban (khoảng $2,598/gallon). Viên gỗ tạo ra cùng năng lượng BTU nhưng giá rẻ hơn 33% so với prôban. Một tấn viên nén gỗ tương đương 16.000 ft3 khí ga tự nhiên (khoảng $14,3/1000 ft3). Mặc dù khí ga tự nhiên rẻ hơn 24% so với viên gỗ, khí ga tự nhiên không có tại các vùng thời tiết lạnh và viên gỗ là nhiên liệu thay thế hiệu quả tại các nơi này. Một tấn viên nén gỗ tương đương 4.755 kWh điện (khoảng $0,102/kWh). Viên gỗ tạo ra cùng năng lượng BTU nhưng giá rẻ hơn 38% so với điện năng. Sản phẩm thay thế than Ý nghĩa Dưới góc độ môi trường, viên gỗ là lý tưởng. Nó chuyển các nguyên liệu dư thừa sẵn có, vô hạn thành nguồn năng lượng sạch hiệu quả. Viên gỗ làm trung hòa cácbon do chúng là một phần của chu kỳ cácbon. Viên gỗ cháy tạo ra CO2, cây hấp thụ lại lượng CO2 này. Vì vậy viên gỗ là nguồn năng lượng tái sinh sạch. Hiện nay khách hàng trên toàn thế giới sử dụng viên nén gỗ. Do tính an toàn và tái sinh được nên viên nén gỗ hiệu quả hơn các nhiên liệu khác, nhiệt lượng của nó đáp ứng những tiêu chuẩn nghiêm ngặt nhất của EPA (Tổ chức bảo vệ môi trường) Họ nhận thấy rằng thời kỳ hậu Nghị định thư Kyoto, thế hệ dùng chất đốt viên gỗ là hình thức kinh doanh kinh tế và bảo vệ môi trường. Các nhà khoa học còn cho biết việc chuyển dùng nguồn năng lượng viên gỗ sẽ ngăn chặn việc hủy hoại của H-Ư-N-K. Kết luận: Nhiên liệu hóa thạch đã được thế giới sử dụng rất nhiều làm chất đốt như than, dầu, khí prôban… Những nhiên liệu này đắt, giá cả không ổn định, là mối đe dọa thường là sự biến đổi khí hậu trái đất và là nguồn tài nguyên thiên nhiên có hạn. Nhiên liệu sinh học là nguồn nhiên liệu mới thay thế nhiên liệu hóa thạch đã và đang được sử dụng rất phổ biến Sự lựa chọn nhiên liệu sinh học giờ đây đơn giản như sự lựa chọn nhiên liệu chất đốt hóa thạch truyền thống. Lợi ích lớn nhất của nhiên liệu sinh học là chi phí của nó chỉ chiếm khoảng từ 25 – 50% so với nhiên liệu hóa thạch và giá cả ổn định. Ngoài ra, nhiên liệu sinh học làm giảm các vấn đề môi trường toàn cầu như mưa axit, hiệu ứng nhà kính.