Tương lai nhân loại – chất đốt sạch thay thế than đá?

Thế giới phát triển, than đá được sử dụng phổ biến và là nguyên liệu chính gia tăng CO2 vào khí quyển. Tác động tiêu cực của việc sử dụng than đá ảnh hưởng rộng đến môi trường. Từ ô nhiễm không khí, nước và quản lý chất thải, cho đến việc tăng cường sử dụng đất.

Trước tình trạng phát thải khí nhà kính không kiểm soát gây nên sự nóng lên của Trái Đất, con người đang tìm kiếm một phương pháp mới, vật liệu mới để có thể kiểm soát được các tác động môi trường và giảm lượng khí thải carbon trong quá trình sản xuất. Trong bài viết này, chúng tôi đề cập đến nguồn năng lượng mới –  than sinh học. Như một xu hướng mới nổi để thay thế than hóa thạch trong công nghiệp, đặc biệt là trong ngành luyện kim.

Mục tiêu: Than sinh học trung tính CO2

Than sinh học là một loại nhiên liệu trung tính carbon có thể thay thế than hóa thạch trong các quy trình công nghiệp. Nó được sản xuất trong quá trình nhiệt phân EcocharVN và cacbon hóa sinh khối thô trong điều kiện nhiệt độ và thời gian xác định.

Quá trình chuyển hóa sinh khối bằng nhiệt, được thực hiện trong điều kiện thiếu ôxy. Cho phép loại bỏ các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi và các thành phần xenluloza khỏi nguyên liệu. Và tạo ra nhiên liệu sinh học đồng nhất, rắn với các đặc tính tương tự như nhiên liệu trong than hóa thạch.

Trái ngược với nguyên liệu sinh khối thô như viên nén, củi ép, đặc tính của than sinh học khác biệt rõ rệt. Nó có nhiệt trị cao hơn, hàm lượng carbon cao, đặc tính kỵ nước và không bị phân hủy sinh học, hư hỏng trong điều kiện tự nhiên. Nhờ đó, than sinh học là một giải pháp thay thế bền vững và không có hóa thạch cho các ngành công nghiệp như luyện kim. Nơi sử dụng sinh khối thô làm chất khử trong lò. Thường không thể sử dụng sinh khối thô được vì độ ẩm sinh khối cao, cacbon cố định thấp và hàm lượng cao của chất bay hơi với oxy.

Than sinh học như một công cụ để chuyển đổi năng lượng: ví dụ ngành luyện kim

Theo IEA (2017), lượng khí thải liên quan đến năng lượng từ ngành công nghiệp gang thép hiện lên tới khoảng 2,3Gt CO2, chiếm 7% tổng lượng khí thải toàn cầu từ hệ thống năng lượng. Đồng thời, sản lượng thép toàn cầu được dự báo sẽ tăng trưởng 30% cho đến năm 2050 và đang ráo riết tìm kiếm các biện pháp để giảm thiểu lượng khí thải carbon.

Ngày nay, khoảng 95% thép làm từ quặng được sản xuất trong các lò cao. Sử dụng than luyện cốc vừa là chất khử vừa là nguồn nhiệt năng. Trong lò cao, oxit sắt bị khử thành sắt kim loại nhờ các nguồn cacbon hóa thạch (than cốc, than đá, v.v.). Các điều kiện khử trong lò được tạo ra bởi các chất khử tích điện trên (than cốc) và chất khử phun vào (than nghiền thành bột). Những lò như vậy tạo ra lượng khí thải khoảng 2,3 tấn CO2 trên mỗi tấn thép được sản xuất. Cần giảm đáng kể lượng khí thải CO2 trong quá trình sản xuất thép để đáp ứng các mục tiêu khí hậu trên toàn thế giới.

Sản xuất than sinh học

Các loại than sinh học khác nhau cần thiết cho các quy trình sản xuất kim loại khác nhau. Do đó, điểm khởi đầu của công nghệ là biết chính xác ngành công nghiệp cần gì cho quy trình của họ.

Trong lò cao, nạp vật liệu tổng hợp tự khử làm từ quặng sắt và than sinh học có thể thay thế một phần cacbon hóa thạch. Theo nghiên cứu, cách làm này có khả năng hạ nhiệt độ vùng dự trữ nhiệt của lò cao nhờ vào việc khử trực tiếp ôxít sắt trong các chất kết tủa. Quá trình khử gián tiếp FeO bằng CO ở nhiệt độ thấp hơn chuyển sang hình thành nhiều kim loại sắt hơn ở áp suất riêng của CO. Điều này cũng dẫn đến hiệu suất khí của lò cao cao hơn và giảm phát thải CO2.

Tuy nhiên, để đạt được hiệu quả tích cực tối đa, các chất bay hơi có trong than sinh học phải góp phần giảm thiểu và không bị thoát ra ngoài và mất đi với khí trên cùng của lò cao. Vì những yếu tố này, tìm một phương pháp tiếp cận phù hợp sản xuất than sinh học là rất quan trọng. Để đưa ra thị trường sản phẩm chất lượng, mang lại hiệu suất mong muốn của lò cao. 

“Than sinh học được sản xuất bằng công nghệ EcocharVN”

Bắt đầu: đặc điểm nguyên liệu

Quá trình nghiên cứu thiết kế dây chuyền sản xuất than sinh học bắt đầu với việc lựa chọn nguyên liệu phù hợp cho quá trình. Trong giai đoạn này, một số đặc điểm chính của nguyên liệu để sản xuất than sinh học được nghiên cứu:

• Hàm lượng carbon, đại diện cho lượng carbon có trong than sinh học (carbon cố định) hoặc giải phóng vào khí tổng hợp.
• Chất bay hơi, đại diện cho một phần sinh khối sẽ được giải phóng trong quá trình nhiệt phân và quá trình cacbon hóa.
• Carbon cố định, thể hiện carbon sẽ được đại diện trực tiếp trong than sinh học được sản xuất.
• Hàm lượng tro, mô tả cặn khoáng dự kiến ​​có trong sản phẩm rắn. Hàm lượng tro cao hơn trong nguyên liệu thô (nguyên liệu) sẽ làm tăng hàm lượng tro của than sinh học và hàm lượng tro tối ưu trong nguyên liệu là cần thiết để kiểm soát quá trình đốt cháy than sinh học.
• Nhiệt trị, sẽ xác định lượng năng lượng giải phóng trong quá trình sản xuất than sinh học và xác định cấu hình đầy đủ của nhà máy và mô hình kinh doanh mục tiêu, thường cho phép thu được lợi nhuận nhờ sản xuất nhiệt và điện bổ sung.
• Độ ẩm – hàm lượng cao hơn có thể làm tăng chi phí sản xuất do nhu cầu năng lượng nhiều hơn để làm bay hơi hàm lượng nước trong quá trình chuyển hóa sinh khối. Do đó, điều chỉnh độ ẩm là chìa khóa để sản xuất tối ưu. Vì độ ẩm sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả và chi phí của hoạt động, điều quan trọng là phải duy trì độ ẩm tương đối thấp ở đầu vào của lò sản xuất than sinh học EcocharVN. Độ ẩm tối ưu cho quá trình sản xuất thay đổi từ 5% đến 15%. Năng lượng giải phóng trong quá trình vận hành EcocharVN dưới dạng khí tổng hợp có thể là nguồn nhiệt tuyệt vời để làm khô và bình thường hóa độ ẩm trước quá trình sản xuất than sinh học.
• Tỷ trọng đổ đống , trong đó mật độ số lượng lớn cao hơn sẽ thúc đẩy sự gia tăng thông lượng của hệ thống EcocharVN và có thể dẫn đến độ bền tốt hơn của các sản phẩm cuối cùng, cũng như giảm chi phí liên quan đến việc vận chuyển xa hơn.
• Kích thước hạt, trong đó kích thước hạt nhỏ hơn có thể sẽ cải thiện tính đồng nhất của sản phẩm. Vì kích thước hạt của nguyên liệu thô sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm cuối cùng và tính đồng nhất của nó, nên duy trì kích thước hạt của sinh khối trong phạm vi dưới 10 mm.

Sản xuất than sinh học:

Sản xuất than sinh học chất lượng tốt liên quan đến cả hai yếu tố, đặc tính nguyên liệu đầu vào đầy đủ cũng như việc kiểm soát nhiệt độ vận hành chính xác.

Là công ty đi đầu trong quá trình nhiệt phân, chúng tôi cung cấp một hệ thống cho phép sản xuất nhiên liệu rắn liên tục, lặp lại. EcocharVN được thiết kế dựa trên băng tải trục vít được gia nhiệt bằng điện, cung cấp một trong những quy trình sản xuất than sinh học không hóa thạch, nơi các thông số vận hành như nhiệt độ và thời gian cư trú được theo dõi chính xác. Nhờ các tính năng này, bạn có thể nhắm mục tiêu các thông số than sinh học cụ thể và điều chỉnh sản phẩm cuối cùng theo nhu cầu thị trường mục tiêu, đồng thời giữ sản lượng sản xuất ổn định theo thời gian.

Không chỉ là than sinh học

Chúng tôi nhận thấy rằng việc thiết lập một mô hình kinh doanh hấp dẫn thường đòi hỏi phải đa dạng hóa các nguồn thu nhập từ nhà máy. Đây là lý do tại sao hệ thống EcocharVN của chúng tôi không chỉ được tùy chỉnh hoàn toàn mà còn cung cấp khả năng sử dụng dòng năng lượng bổ sung từ sản xuất (khí tổng hợp) để chuyển nó thành điện năng. Nhờ cơ hội này, nhà máy sản xuất than sinh học có thể được sử dụng đồng thời để tạo ra nước nóng hoặc hơi nước cho quá trình sản xuất địa phương, hoặc sản xuất nhiệt để tiết kiệm quá trình sấy sinh khối. Tùy thuộc vào nhu cầu của thị trường mục tiêu, chúng tôi cũng cung cấp các mô hình EcocharVN cho phép sản xuất dầu sinh khối và giấm gỗ có thể tạo ra doanh thu tổng thể do thiết bị tạo ra.

Bạn đang tìm thiết bị để sản xuất than sinh học? Đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi.