Kết quả nghiệm thu đề tài "Nghiên cứu khí chất thải sinh hoạt hữu cơ tạo khí (gas) nhiên liệu sạch sử dụng cho máy phát điện và đốt gia nhiệt

 

1. Tên đề tài: Nghiên cứu khí hóa chất thải sinh hoạt hữu cơ tạo khí (gas) nhiên liệu sạch sử dụng cho máy phát điện và đốt gia nhiệt.
Mã số: 01C- 09/05-2014-2 (theo Quyết định số 2177/QĐ-UBND ngày 22/4/2014 của Uỷ ban nhân dân Thành phố về việc giao chỉ tiêu kế hoạch và dự toán ngân sách năm 2014 của Thành phố)
2. Thuộc chương trình: Môi trường và Tài nguyên
Đơn vị thực hiện: Viện Khoa học năng lượng
Viện Hàm lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
3. Kinh phí thực hiện: 1.450.000.000 đồng , trong đó:
- Vốn sự nghiệp khoa học: 1.450.000.000 đồng
- Vốn khác: 0 đồng
4. Chủ nhiệm đề tài: TS. Đoàn Văn Bình - Học hàm - Học vị: Tiến sỹ
- Chức vụ/Đơn vị công tác: Viện trưởng/Viện Khoa học năng lượng

I. MỤC TIÊU - NỘI DUNG - SẢN PHẨM
1. Mục tiêu:
Khí hóa chất thải sinh hoạt hữu cơ (Organic Waste-OW) đô thị để tạo khí (gas) nhiên liệu sử dụng cho động cơ máy nổ phát điện công suất 10kW và đốt gia nhiệt định hướng ứng dụng cho 01 cơ sở xử lý rác thải Hà Nội
Trong đó gồm các mục tiêu cụ thể sau:
- Xây dựng được hệ xúc tác gốc nano sắt khí hóa rác thải hữu cơ tạo khí nhiên liệu;
- Xây dựng được quy trình khí hóa có xúc tác đạt chất lượng cho động cơ;
- Chế tạo được hệ tích hợp khí hóa – phát điện 10kW;
2. Nội dung: ( Tóm tắt theo nhóm vấn đề - nội dung chính )
Nghiên cứu hệ xúc tác, hệ thiết bị tích hợp khí hóa phát điện và qui trình khí hóa có xúc tác. Cụ thể:
- Nghiên cứu bổ sung và hoàn thiện giải pháp sơ chế rác thải sinh hoạt để chế tạo nguyên liệu gốc biomas cho khí hóa có xúc tác tạo nhiên liệu động cơ phát điện
- Nghiên cứu chế tạo hệ xúc tác và xây dựng quy trình khí hóa có xúc tác nguyên liệu gốc biomas từ rác thải thải sinh hoạt trên đây, tạo nhiên liệu khí chạy máy phát điện
- Nghiên cứu giải pháp làm sạch khí sản phẩm đạt yêu cầu chạy máy phát điện
- Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thiết bị tích hợp khí hóa/phát điện công suất 10 kW
- Khảo nghiệm, hiệu chỉnh và hoàn thiện hệ thiết bị tích hợp trên

3. Sản phẩm chính của đề tài :
3.1. Sản phẩm nhóm I:
- 01 Bộ thuyết minh kỹ thuật Hệ tích hợp khí hóa rác thải hữu cơ đô thị sử dụng cho máy phát điện công suất 10Kw và đốt gia nhiệt.
- 03 Tiêu chuẩn cơ sở:
+ Nguyên liệu khí hóa từ rác thải sinh hoạt Thành phố để Khí hóa rác thải hữu cơ đô thị và phát điện.
+ Khí sản phẩm sạch làm nhiên liệu cho máy phát điện.
+ Tro thải, khí thải của hệ khí hóa phát điện của khí hóa rác thải
- 04 quy trình công nghệ:
+ Quy trình chế tạo, thu hồi, xử lý, tái chế chất xúc tác rác thải hữu cơ làm nhiên liệu chạy máy phát điện (mới .
+ Quy trình khí hóa rác thải sinh hoạt hữu cơ OW tạo nhiên liệu khí sạch để chạy máy phát điện và đốt gia nhiệt.
+ Quy trình chế tạo hệ tích hợp khí hóa (OW) và phát điện công suất 10 kW.
+ Quy trình vận hành, bảo trì, bảo dưỡng thiết bị
- Hồ sơ thiết kế hệ tích hợp khí hóa rác thải hữu cơ đô thị (hoặc phụ phẩm nông nghiệp) sử dụng cho máy phát điện 3 pha và đốt gia nhiệt
- Bộ số liệu, cơ sở dữ liệu, báo cáo phân tích.

3.2. Sản phẩm nhóm II:
a. Hệ tích hợp khí hóa rác thải hữu cơ đô thị/phát điện công suất 10kW có bệ sát xi di động
Thiết bị đi kèm: + Máy sấy ; + Máy băm cắt nguyên vật liệu.
+ Máy nổ phát điện 10kW + Bếp ga để đốt gia nhiệt.
b. Chất xúc tác khí hóa rác thải sinh hoạt
Chất xúc tác Sắt/Zeolit

Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả Phương pháp đo
Diện tích bề mặt riêng m2/g 80 BET
Kích thước hạt nm 120 SEM
Hàm lượng Fe % 30 EDS

II - KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ
1. Những kết quả chính đạt được:
- Đã chế tạo được hệ xúc tác gốc sắt cho quá trình khí hóa rác thải sinh hoạt hữu cơ phát điện và đốt gia nhiệt, có tính mới, hiệu quả cao, giá thành thấp.
- Đã xây dựng được quy trình tái chế rác thải sinh hoạt đô thị (nhà máy đốt rác Xuân Sơn Hà Nội) làm nguyên liệu khí hóa phát điện và gia nhiệt.
- Đã chế tạo được thiết bị tích hợp khí hóa/phát điện công suất 10 kW.
2. Đánh giá hiệu quả - Khả năng ứng dụng:
2.1 Ý nghĩa về mặt khoa học:
- Đề tài đã góp phần khẳng định hướng nghiên cứu khoa học xử lý tái chế rác thải rắn đô thị thành nhiên liệu rắn – và là nguyên liệu để khí hóa tạo nhiên liệu khí (gas) chạy động cơ và đốt gia nhiệt (chạy máy phát điện. máy phay cắt, xay xát..., và đốt gia nhiệt: bếp ga gia dụng, sấy nông lâm sản, sưởi...)
- Đề tài góp phần hoàn thiện thiết kế, chế tạo, vận hành hệ tích hợp thiết bị khí hóa/phát điện, đã chế tạo và vận hành được hệ 10kW có khả năng ứng dụng vào thực tế.
- Đề tài góp phấn tiếp cận và hệ thống hóa sâu hơn các kiến thức về quá trình khí hóa nguyên liệu biomas (tái chế từ rác thải sinh hoạt đô thị) có xúc tác,
- Đã chế tạo được hệ xúc tác bằng nguyên liệu, kỹ thuật trong nước, có thể ứng dụng rộng
- Quá trình thực hiện đề tài cũng cho thấy việc ứng dụng công nghệ tái chế rác thải sinh hoạt đô thị còn bị hạn chế về kỹ thuật (chưa tự động hóa, cơ khí hóa được), về hiệu quả kinh tế (thấp), nguyên do tình hình thu gom, phân loại, sơ chế rác hiện nay còn bất cập
- Đề tài góp phần khẳng định cần nghiên cứu triển khai và phát triển hệ xúc tác cho quá trình đốt rác thải sinh hoạt đô thị, quá trình khí hóa tạo nhiên liệu khí và quá trình nhiệt phân rác thải hữu cơ nói chung, trên cơ sở những kết quả của đề tài đã chế tạo được hệ xúc tác có hiệu quả cao, giá thành tương đối thấp hơn so với các xúc tác cùng loại.
2.2 Giá trị kinh tế:
- Từ kết qủa của đề tài có thể tính toán sơ bộ: 1 tấn rác thải sinh hoạt đô thị có thể chế tạo được khoảng 90 kg nhiên liệu rắn gốc biomas (nhiệt trị hơn 3000), có thể khí hóa tạo được 50- 60 m3 khí gas để chạy máy hay đốt gia nhiệt.
- Nếu tính toán với 1000 tấn rác sinh hoạt đô thị, sẽ chế tạo được 90 tấn nhiên liệu rắn gốc biomas, tạo được 50 000 – 60 000 m3 khí ga. Ngoài ra còn có khoảng 10 tấn nhựa (túi nilon, bao bì nhựa, …). Nếu giá thành thấp nhất 1000đ/kg nhiên liệu răn từ 1000 tấn rác thu được 90 triệu đồng
- Đề tài góp phần khẳng định giá trị kinh tế của tái chế rác thải, điều mà thế giới công nghiệp phát triển đã khẳng định và nước ta đang từng bước áp dụng.
2.3 Ý nghĩa xã hội, môi trường
- Đề tài cho thấy Tái chế rác thải sinh hoạt đô thị sẽ tạo thêm việc làm, thu nhập và giảm thiểu ô nhiễm (do chôn lấp hay đốt rác), tăng vòng lặp không phát thải.
- Đề tài góp phần khẳng định việc tái chế rác thải sinh hoạt đô thị rẻ hơn đầu tư chôn lấp và hiệu quả hơn về kinh tế, môi trường kể cả so với đốt rác, đặc biệt không mất diện tích lớn đất chôn lấp, không gây ô nhiễm đất và nước ngầm, không tiểm ẩn sự cố gây nguy họa lâu dài.
2.4 Khả năng ứng dụng vào thực tế:
- Khả năng ứng dụng vào thực tế của công nghệ tái chế rác chưa cao do công tác phân loại rác tại nguồn của nước ta còn thấp.
- Tuy nhiên nghiên cứu tái chế rác thải sinh hoạt đô thị, ứng dụng triển khai hệ tích hợp khí hóa/phát điện và hệ xúc tác là hoàn toàn khả thi, có thể triển khai nhân rộng, phù hợp với xu thế chung của các nước trên thế giới.