Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

การพัฒนาต้นแบบระบบผลิตเชื้อเพลิงจากวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรแบบเคลื่อนย้ายได้ระดับชุมชน

Year (A.D.)

2017

Document Type

Thesis

First Advisor

Viboon Sricharoenchaikul

Second Advisor

Duangduen Atong

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Department (if any)

Department of Environmental Engineering (ภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม)

Degree Name

Doctor of Philosophy

Degree Level

Doctoral Degree

Degree Discipline

Environmental Engineering

DOI

10.58837/CHULA.THE.2017.222

Abstract

The objective is to study the potential of peanut shell waste and cassava rhizome conversion using a modular fixed bed gasifier coupled with thermal integration unit. The thermal integration unit improved gasification reaction in which lower tar content and high gas production efficiency can be achieved. The air flow rate had integrated effects on product yield and composition; higher air flow rate resulted in higher gas yield with less tar and char. The result from peanut shell gasification indicated the optimal conditions without catalyst addition at air flow rate of 3.06 m3/hr where carbon and hydrogen conversions were 87.10% and 57.21%, respectively. The lower heating value and cold gas efficiency were 3.95 MJ/m3 and 56.10%, respectively. In case of cassava rhizome, carbon and hydrogen conversion were 92.36%, and 65.92%, respectively at 2.5 m3/hr air flow. The lower heating value and cold gas efficiency were 4.46 MJ/m3 and 54.86%, respectively. For improve quality of product gas from gasification, the 5%Ni/char and 5%Ni/dolomite catalyst enhanced condensable tar reforming to smaller gases resulting in increased gas heating value and cold gas efficiency with greater synthesis gas yield. The 5%Ni/dolomite catalyst can be employed as both the tar filter and also enhanced catalytic cracking reactions. With product gas connection to a generator, the conversion to electricity was 11.03% with peanut shell and 11.29% with cassava rhizome. The efficiency of the gasifier-cogeneration system from peanut shell and cassava rhizome waste was 11.84% and 12.12%, respectively. The predicted gas composition results from ASPEN PLUS simulation model for peanut shell waste were better than those of cassava rhizome. Generally, developed model is able to simulate the performance of the gasifier with acceptable gas yield estimation.

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้เพื่อศึกษาศักยภาพการแปรสภาพเปลือกถั่วลิสงและเหง้ามันสำปะหลังโดยใช้เตาปฏิกรณ์ชนิดเบดนิ่งแบบเคลื่อนย้ายได้ที่มีปรับปรุงด้วยหน่วยบูรณาการความร้อน จากการทดลองพบว่าหน่วยบูรณาการความร้อนสามารถช่วยปฏิกิริยาแกซิฟิเคชั่น โดยสามารถลดปริมาณน้ำมันทาร์ และเพิ่มคุณภาพของแก๊สผลิตภัณฑ์ อัตราการไหลของอากาศมีผลต่อปริมาณและคุณภาพแก๊สผลิตภัณฑ์ ที่อัตราการไหลของอากาศสูงจะส่งผลให้ปริมาณแก๊สมาก และมีน้ำมันทาร์และผลิตภัณฑ์ถ่านชาร์ต่ำ ที่สภาวะเหมาะสมโดยไม่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาของเปลือกถั่วลิสงให้ค่าการแปรสภาพของคาร์บอนเท่ากับ 87.10% โฮโดรเจน 57.21% ค่าความร้อน 3.95 MJ/m3 และประสิทธิภาพเชิงความร้อน 56.10% ที่อัตราการไหลของอากาศ 3.06 m3/hr และเหง้ามันสำปะหลัง ให้ค่าการแปรสภาพของคาร์บอนเท่ากับ 92.39% โฮโดรเจน 65.92% ค่าความร้อน 4.46 MJ/m3 และประสิทธิภาพเชิงความร้อน 54.86% ที่อัตราการไหลของอากาศ 2.50 m3/hr เพื่อปรับปรุงคุณภาพของแก๊สผลิตภัณฑ์จากกระบวนการแกซิฟิเคชั่นโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา พบว่าเมื่อใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา 5%Ni/char และ 5%Ni/dolomite สามารถเพิ่มการสลายตัวของน้ำทาร์ไปเป็นแก๊สผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพ เพิ่มค่าความร้อน และประสิทธิภาพเชิงความร้อนของระบบ ตัวเร่งปฏิกิริยา 5%Ni/dolomite นอกจากจะช่วยในปฏิกิริยาการแตกตัวแล้วยังเป็นตัวกรองน้ำมันทาร์ได้อีกด้วย ประสิทธิภาพของการใช้แก๊สเชื้อเพลิงเหลวในการผลิตกระแสไฟฟ้าเท่ากับ 16.88% ลดลงเหลือ 11.03% เมื่อใช้แก๊สเชื้อเพลิงจากเปลือกถั่งลิสง และ 11.61% เมื่อใช้แก๊สเชื้อเพลิงจากเหง้ามันสำปะหลัง ประสิทธิภาพรวมของทั้งระบบผลิตแก๊สชีวมวลและผลิตกระแสฟ้า เมื่อใช้เปลือกถั่งลิสง เท่ากับ 12.69% และ 12.40% เมื่อใช้เหง้ามันสำปะหลัง ผลการทำนายองค์ประกอบแก๊สจากโมเดลพบว่าค่าจากการทำนายของเปลือกถั่วลิสงสามารถทำนายได้ใกล้เคียงกับค่าจากการทดลองมากกว่าเหง้ามันสำปะหลัง โมเดลที่ได้รับการปรับปรุงนี้สามารถใช้ในประเมินประสิทธิภาพของเตาปฏิกรณ์ และปริมาณแก๊สได้

Share

COinS
 
 

To view the content in your browser, please download Adobe Reader or, alternately,
you may Download the file to your hard drive.

NOTE: The latest versions of Adobe Reader do not support viewing PDF files within Firefox on Mac OS and if you are using a modern (Intel) Mac, there is no official plugin for viewing PDF files within the browser window.