NGHIÊN CỨU KHÍ HÓA RDF TỪ CHẤT THẢI RẮN Ở NÔNG THÔN ĐỂ SẢN XUẤT SYNGAS CHO ĐỘNG CƠ PHÁT ĐIỆN
Kỹ thuật Cơ khí Động lực
Luận án tiến sĩ kỹ thuật này tập trung vào giải pháp xử lý chất thải rắn (CTR) ở nông thôn Việt Nam thông qua sản xuất viên nén nhiên liệu tái chế (RDF) và khí hóa để sản xuất syngas, phục vụ động cơ phát điện. Bối cảnh nghiên cứu xuất phát từ thực trạng phần lớn CTR được chôn lấp không đạt chuẩn, gây ô nhiễm và lãng phí năng lượng, cùng với các cam kết quốc gia về giảm phát thải và thu hồi năng lượng từ chất thải.
Mục tiêu tổng quát của nghiên cứu là giảm tỷ lệ CTR phải chôn lấp, tăng cường hiệu quả thu hồi năng lượng từ rác, đồng thời tích hợp năng lượng thu hồi vào hệ thống năng lượng tái tạo hybrid. Các mục tiêu cụ thể bao gồm nghiên cứu sản xuất RDF, quá trình khí hóa RDF, và ứng dụng syngas thu được để vận hành động cơ đánh lửa cưỡng bức kéo máy phát điện ở quy mô thử nghiệm.
Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm trên máy ép rác piston thủy lực, lò khí hóa tầng cố định kiểu hút xuống và động cơ tĩnh tại Honda GX200, kết hợp với mô phỏng. Các kết quả chính cho thấy, việc sản xuất viên nén RDF từ CTR có nhiều ưu điểm, với điều kiện ép tối ưu (nhiệt độ khuôn 400-475K, độ ẩm nguyên liệu khoảng 20%). Đối với quá trình khí hóa RDF bằng không khí, chất lượng syngas tốt nhất đạt được với hệ số tương đương ER=0,35 (lưu lượng không khí 90 L/phút), cho nhiệt trị khoảng 11,6 MJ/kg.
Khi chuyển đổi động cơ Honda GX200 sang chạy bằng syngas, công suất động cơ giảm khoảng 30% so với chạy xăng. Tuy nhiên, việc làm giàu oxy trong không khí cấp vào lò khí hóa đã cải thiện đáng kể chất lượng syngas (tăng thành phần khí cháy, nhiệt trị), từ đó nâng cao hiệu suất động cơ. Cụ thể, với 50% oxy làm giàu, công suất động cơ chỉ giảm 7% so với chạy xăng, đồng thời các thông số như áp suất cực đại, nhiệt độ cực đại, công chỉ thị và nồng độ NOx đều tăng theo hàm lượng oxy.
Luận án đã góp phần phát triển hệ thống sản xuất điện năng từ chất thải rắn ở nông thôn theo hướng tiếp cận mới, tối ưu hóa khai thác năng lượng và giảm thiểu ô nhiễm, có ý nghĩa thiết thực cho chiến lược năng lượng tái tạo tại Việt Nam.