Export
- Export APA
- Export BibTeX
- Export Ris
Publication: การศึกษาการใช้ต้นถั่วเหลือง ทางมะพร้าว และทางปาล์ม เป็นตัวประสานธรรมชาติ สำหรับเชื้อเพลิงอัดแท่ง
0
0
Resource Type
Language
tha
File Type
application/pdf
Access Rights
Open Access
Rights
Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0)
Rights Holder(s)
Maejo University
Suggested Citation
Boonyaporn Saenprom, บุณยาพร แสนพรม การศึกษาการใช้ต้นถั่วเหลือง ทางมะพร้าว และทางปาล์ม เป็นตัวประสานธรรมชาติ สำหรับเชื้อเพลิงอัดแท่ง , Study Of Using Soybean Tree Coconut And Palm Branch As Natural Binder For Biomass Fuel Briquettes. สืบค้นจาก: https://hdl.handle.net/20.500.14839/910
Research Projects
Organizational Units
Journal Issue
Author(s)
Creator(s)
Advisor(s)
Other Contributor(s)
Abstract
Thailand is an agricultural country with high amount of potentially valuable waste. These wastes can be utilized as biomass that can be converted into energy through cold pressed process. The technology is cost-efficient and easily accessible to the community. However, the compression requires binder to help extrusion affecting the cost of briquette fuel production. Therefore, this research aimed to use soybean plant, coconut fronds and oil palm leaves as a natural binder to produce briquette fuel through conical screw compressor. The variables examined affecting the production processes are: (1) types of natural binders that affect compression and quality of briquette fuel (2) structure of biomass resulting from temperature and pressure briquette (3) physical properties, density, compressive strength, shatter index, water resistance, chemical properties, thermal value, and production costs of briquette fuel performed under specified conditions. Biomass tested are divided into 2 types: primary biomass consisting of wood chip, rice straw and corn cobs, natural binders consisting of oil palm leaves, coconut fronds and soybean plants. The common solder parts use is cassava starch. The process of producing briquette fuels begins with all 6 types of biomass, crushed to <1-5 mm mixed at 100% primary biomass ratio, 20% natural, 40% and 60% by weight. For cassava starch, a ratio of 1%, 5% and 10% by weight was used.
The results of the study found that all 3 types of biomass binders can be used as natural binders in the process of producing briquette fuel using cold compression methods and can be attached to all major types of biomass. The briquette fuel obtained is strong, durable with smooth surface and is touchable. The size and the suitable natural binder of the main biomass are between 1-3 mm. The smallest cassava starch ratio is 5%. The pressure used in compression causes destruction on the biomass structure. On the other hand, the breaks were compressed to make the bond between the particles smaller. Combination with temperature causes the lignin of biomass to dissolve and the structure of the particles between the binder material becomes homogeneous. When using the oil palm leaves, the average pressure is in the range of 65.84-80.81 kg/m2 while the average value of the pineapple is in the range of 41.51-72.30 kg/m2 and soybean plants were 73.14-100.08 kg/m2. The optimum molding temperature was of 70-80 oC. After preliminary test, the compressed fuel that meets the criteria of ASTM standard and the guidelines of the Department of Industrial works are 9 samples consisting of WC: PL60: CS5 (BQ1), CC: PL40: CS5 (BQ2), CC: PL20: CS5 (BQ3), WC: CL60: CS5 (BQ4), WC: CL40: CS5 (BQ5), CC: CL20: CS5 (BQ6), WC: SB60: CS5 (BQ7), RS: SB40: CS5 (BQ8) and WC: SB20: CS5 (BQ9). Density of briquette BQ1-BQ9 is in the range 882.60-1,160.65 kg/m3, shatter index values are 90.02-99.09%, water resistance in the range of 90.26-95.86% and compressive strength of 3.12-7.84 MPa. Heating values were 15.63-17.04 MJ/kg. Economic evaluation reveals that the net present value of briquette production in all ratios is greater than 0 with a price range of 55,672.59-293,010.85 Baht. Internal rate of return values were 11.58-31.14% While the cost of production per unit is 2.8033-3.7640 baht/kg with a payback period of 4.04-6.92 years. Using compressed fuel from cassava starch reduces the production cost of about 20% 20% (6.2198, 6.0617, 6.3655 Baht/kg). Meanwhile, when oil palm leaves, coconut fronds and soybean plants were used, the cost of briquette production greatly reduced to 2.5023, 2.2795 and 2.5949 Baht/kg. Representing 40.23, 37.60 and 40.76% in the heat of compressed fuel when adding natural binders in Production from wood waste, rice straw and corncobs. The calorific value increased by an average of 7.38, 14.01 and 33.11%. When comparing the 3 main types of biomass Which wood chips are suitable to use natural binders via palm leaves And the best soybean plants at 60%. Rice straw is only used for soybean plants at 40% and corncobs use the palm leaves 40%. Considering briquette fuels used for heating, BQ1-BQ3 and BQ7 should be chosen. The use of biomass as a natural binder can promote the use of compressed biomass at community and household levels. Overall, the study presents a creation of value from waste food that can be also applied to other types of waste.
ประเทศไทยเป็นประเทศเกษตรกรรมมีเศษวัสดุเหลือทิ้งในปริมาณที่สูง กระบวนการอัดแท่งเป็นเทคโนโลยีการเพิ่มความหนาแน่นได้ดีและยังสามารถเข้าถึงได้ ราคาต่ำ แต่การเพิ่มความหนาแน่นด้วยวิธีก็มีข้อด้อยในด้านการใช้ตัวประสาน งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการใช้ต้นถั่วเหลือง ทางมะพร้าว และทางใบปาล์ม เป็นตัวประสานธรรมชาติ สำหรับกระบวนการผลิตเชื้อเพลิงอัดแท่งด้วยเครื่องอัดแบบเกลียวรูปกรวย โดยทำการศึกษาตัวแปรที่มีผลต่อกระบวนการผลิต ชนิดของตัวประสานธรรมชาติที่มีผลต่อการอัดและคุณภาพเชื้อเพลิงอัดแท่ง ศึกษาโครงสร้างของชีวมวลที่เป็นผลมาจากอุณหภูมิและแรงดันในการขึ้นรูป และประเมินคุณสมบัติทางกายภาพ ความหนาแน่น ความต้านทานแรงกด ดัชนีการแตกร่วน ความต้านทานน้ำ คุณสมบัติทางเคมี คุณสมบัติทางความร้อน และประเมินผลทางเศรษฐศาสตร์ของการผลิตของเชื้อเพลิงอัดแท่ง ชีวมวลที่ทดสอบแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่ ชีวมวลหลัก ประกอบด้วย เศษไม้ ฟางข้าว และซังข้าวโพด และ วัสดุประสานธรรมชาติ ประกอบด้วย ทางใบปาล์ม ทางมะพร้าว และต้นถั่วเหลือง ส่วนตัวประสานทั่วไปที่ใช้คือ แป้งมันสำปะหลัง กระบวนการผลิตเชื้อเพลิงอัดแท่งเริ่มจากนำชีวมวลทั้ง 6 ชนิด บดย่อยให้มีขนาด <1-5 mm ผสมที่อัตราส่วน ชีวมวลหลัก 100% วัสดุประสานธรรมชาติ 20%, 40% และ 60% โดยน้ำหนัก สำหรับแป้งมันสำปะหลังจะใช้ที่อัตราส่วน 1%, 5% และ 10% โดยน้ำหนัก ผลการศึกษา พบว่าตัวแปรที่มีผลต่อการอัดแท่งได้แก่ ชนิดของตัวประสาน ชีวมวลทั้ง 3 ชนิด สามารถนำมาใช้เป็นตัวประสานธรรมชาติในกระบวนการผลิตเชื้อเพลิงอัดแท่งด้วยวิธีการอัดแบบเย็นได้ สามารถยึดเกาะกับชีวมวลหลักได้ทุกชนิด คุณภาพของแท่งเชื้อเพลิงที่ได้มีความแข็งแรง คงทน บริเวณผิวสัมผัสเรียบเนียน พื้นที่หน้าตัดเนื้อชีวมวลยึดเกาะเป็นเนื้อเดียวกัน ขนาดของชีวมวลหลักและตัวประสานธรรมชาติที่นำมาใช้งานที่เหมาะสมอยู่ระหว่าง 1-3 mm อัตราส่วนแป้งมันสำปะหลังที่น้อยที่สุดอยู่ที่ 5% แรงดันที่ใช้ในการกดอัดจะทำให้โครงสร้างชีวมวลจะถูกทำลาย เกิดการแตกหัก ถูกบีบอัดให้พันธะระหว่างอนุภาคให้มีขนาดเล็กลง ประกอบกับอุณหภูมิที่ส่งผลให้ลิกนินของชีวมวลละลายทำให้โครงสร้างของอนุภาคระหว่างวัสดุยึดเกาะเป็นแท่งเนื้อเดียวกัน เมื่อใช้ทางใบปาล์ม มีค่าแรงดันเฉลี่ยอยู่ในช่วง 65.84-80.81 kg/m2 ทางมะพร้าว มีค่าแรงดันเฉลี่ยอยู่ในช่วง 41.51-72.30 kg/m2 และต้นถั่วเหลือง มีค่าแรงดันเฉลี่ยอยู่ในช่วง 73.14-100.08 kg/m2 อุณหภูมิที่เหมาะสม ในการขึ้นรูปอยู่ในช่วง 70-80 oC เมื่อทดสอบคุณสมบัติเบื้องต้นได้ทำการคัดเลือกเชื้อเพลิงอัดแท่งที่ผ่านเกณฑ์มาตรฐาน ASTM และเกณฑ์ตามคู่มือกรมโรงงานอุตสาหกรรม ทั้งหมด 9 ตัวอย่าง ประกอบด้วย WC: PL60: CS5 (BQ1), CC: PL40: CS5 (BQ2), CC: PL20: CS5 (BQ3), WC: CL60: CS5 (BQ4), WC: CL40: CS5 (BQ5), CC: CL20: CS5 (BQ6), WC: SB60: CS5 (BQ7), RS: SB40: CS5 (BQ8) และ WC: SB20: CS5 (BQ9) ผลการวิเคราะห์ในด้านคุณสมบัติทางกายภาพของเชื้อเพลิงอัดแท่ง มีค่าความหนาแน่น BQ1-BQ9 อยู่ในช่วง 882.60-1,160.65 kg/m3 ดัชนีการแตกร่วน มีค่าอยู่ในช่วง 90.02-99.09% ความต้านทานน้ำ มีค่าอยู่ในช่วง 90.26-95.86% และความต้านทานแรงกดอัด มีค่าอยู่ในช่วง 3.12-7.84 MPa และค่าความร้อน มีค่าอยู่ในช่วง 15.59-17.01 MJ/kg สำหรับการประเมินผลทางเศรษฐศาสตร์ มูลค่าปัจจุบันสุทธิของการผลิตเชื้อเพลิงอัดแท่งทุกอัตราส่วนมีค่ามากกว่า 0 อยู่ในช่วง 55,672.59-293,010.85 Baht อัตราผลตอบแทนภายใน มีค่าอยู่ในช่วง 11.58-31.14% ต้นทุนต่อหน่วยของเชื้อเพลิงอัดแท่ง มีค่าอยู่ในช่วง 3.53-3.78 baht/kg ระยะเวลาคืนทุน อยู่ในช่วง 4.04–6.92 y เมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตเชื้อเพลิงอัดแท่งโดยใช้เศษไม้ ฟางข้าว และซังข้าวโพดผสมแป้งมันสำปะหลังเพียงอย่างเดียวที่ 20% มีต้นทุนการผลิตต่อหน่วย 6.2198, 6.0617, 6.3655 Baht/kg ตามลำดับ เมื่อนำวัสดุตัวประสานธรรมชาติทั้งสามชนิดได้แก่ ทางใบปาล์ม ทางมะพร้าว และต้นถั่วเหลือง มาใช้เพื่อลดอัตราส่วนแป้งมันสำปะหลังสามารถลดต้นทุนในการผลิตเชื้อเพลิงอัดแท่งลงได้ 2.5023, 2.2795 และ 2.5949 Baht/kg คิดเป็น 40.23, 37.60 และ 40.76% ตามลำดับ ในด้านความร้อนของเชื้อเพลิงอัดแท่งเมื่อเพิ่มตัวประสานธรรมชาติในการผลิต จากเศษไม้ ฟางข้าว และซังข้าวโพด มีค่าความร้อนเฉลี่ย 15.44, 14.30 และ 12.77 MJ/kg ตามลำดับ ในด้านค่าความร้อนเพิ่มขึ้นเฉลี่ย 7.38, 14.01 และ 33.11% เมื่อเปรียบเทียบชีวมวลหลักทั้ง3ชนิด ซึ่งเศษไม้เหมาะที่จะใช้ตัวประสานธรรมชาติทางใบปาล์ม และต้นถั่วเหลืองดีที่สุดที่ 60% ฟางข้าวใช้กับต้นถั่วเหลืองเท่านั้นที่ 40% และซังข้าวโพดใช้ทางใบปาล์ม 40% เมื่อพิจารณาต้นทุนการผลิตต่อหน่วยและค่าความร้อนของเชื้อเพลิงอัดแท่ง BQ1-BQ3 และ BQ7 มีต้นทุนในการผลิตที่ต่ำ ให้ค่าความร้อนสูง มีมูลค่าปัจจุบันสุทธิและอัตราผลตอบแทนภายในสูง จึงเหมาะแก่การนำไปใช้งานและนำไปประยุกต์ใช้กับชีวมวลประเภทอื่นๆได้
ประเทศไทยเป็นประเทศเกษตรกรรมมีเศษวัสดุเหลือทิ้งในปริมาณที่สูง กระบวนการอัดแท่งเป็นเทคโนโลยีการเพิ่มความหนาแน่นได้ดีและยังสามารถเข้าถึงได้ ราคาต่ำ แต่การเพิ่มความหนาแน่นด้วยวิธีก็มีข้อด้อยในด้านการใช้ตัวประสาน งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการใช้ต้นถั่วเหลือง ทางมะพร้าว และทางใบปาล์ม เป็นตัวประสานธรรมชาติ สำหรับกระบวนการผลิตเชื้อเพลิงอัดแท่งด้วยเครื่องอัดแบบเกลียวรูปกรวย โดยทำการศึกษาตัวแปรที่มีผลต่อกระบวนการผลิต ชนิดของตัวประสานธรรมชาติที่มีผลต่อการอัดและคุณภาพเชื้อเพลิงอัดแท่ง ศึกษาโครงสร้างของชีวมวลที่เป็นผลมาจากอุณหภูมิและแรงดันในการขึ้นรูป และประเมินคุณสมบัติทางกายภาพ ความหนาแน่น ความต้านทานแรงกด ดัชนีการแตกร่วน ความต้านทานน้ำ คุณสมบัติทางเคมี คุณสมบัติทางความร้อน และประเมินผลทางเศรษฐศาสตร์ของการผลิตของเชื้อเพลิงอัดแท่ง ชีวมวลที่ทดสอบแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่ ชีวมวลหลัก ประกอบด้วย เศษไม้ ฟางข้าว และซังข้าวโพด และ วัสดุประสานธรรมชาติ ประกอบด้วย ทางใบปาล์ม ทางมะพร้าว และต้นถั่วเหลือง ส่วนตัวประสานทั่วไปที่ใช้คือ แป้งมันสำปะหลัง กระบวนการผลิตเชื้อเพลิงอัดแท่งเริ่มจากนำชีวมวลทั้ง 6 ชนิด บดย่อยให้มีขนาด <1-5 mm ผสมที่อัตราส่วน ชีวมวลหลัก 100% วัสดุประสานธรรมชาติ 20%, 40% และ 60% โดยน้ำหนัก สำหรับแป้งมันสำปะหลังจะใช้ที่อัตราส่วน 1%, 5% และ 10% โดยน้ำหนัก ผลการศึกษา พบว่าตัวแปรที่มีผลต่อการอัดแท่งได้แก่ ชนิดของตัวประสาน ชีวมวลทั้ง 3 ชนิด สามารถนำมาใช้เป็นตัวประสานธรรมชาติในกระบวนการผลิตเชื้อเพลิงอัดแท่งด้วยวิธีการอัดแบบเย็นได้ สามารถยึดเกาะกับชีวมวลหลักได้ทุกชนิด คุณภาพของแท่งเชื้อเพลิงที่ได้มีความแข็งแรง คงทน บริเวณผิวสัมผัสเรียบเนียน พื้นที่หน้าตัดเนื้อชีวมวลยึดเกาะเป็นเนื้อเดียวกัน ขนาดของชีวมวลหลักและตัวประสานธรรมชาติที่นำมาใช้งานที่เหมาะสมอยู่ระหว่าง 1-3 mm อัตราส่วนแป้งมันสำปะหลังที่น้อยที่สุดอยู่ที่ 5% แรงดันที่ใช้ในการกดอัดจะทำให้โครงสร้างชีวมวลจะถูกทำลาย เกิดการแตกหัก ถูกบีบอัดให้พันธะระหว่างอนุภาคให้มีขนาดเล็กลง ประกอบกับอุณหภูมิที่ส่งผลให้ลิกนินของชีวมวลละลายทำให้โครงสร้างของอนุภาคระหว่างวัสดุยึดเกาะเป็นแท่งเนื้อเดียวกัน เมื่อใช้ทางใบปาล์ม มีค่าแรงดันเฉลี่ยอยู่ในช่วง 65.84-80.81 kg/m2 ทางมะพร้าว มีค่าแรงดันเฉลี่ยอยู่ในช่วง 41.51-72.30 kg/m2 และต้นถั่วเหลือง มีค่าแรงดันเฉลี่ยอยู่ในช่วง 73.14-100.08 kg/m2 อุณหภูมิที่เหมาะสม ในการขึ้นรูปอยู่ในช่วง 70-80 oC เมื่อทดสอบคุณสมบัติเบื้องต้นได้ทำการคัดเลือกเชื้อเพลิงอัดแท่งที่ผ่านเกณฑ์มาตรฐาน ASTM และเกณฑ์ตามคู่มือกรมโรงงานอุตสาหกรรม ทั้งหมด 9 ตัวอย่าง ประกอบด้วย WC: PL60: CS5 (BQ1), CC: PL40: CS5 (BQ2), CC: PL20: CS5 (BQ3), WC: CL60: CS5 (BQ4), WC: CL40: CS5 (BQ5), CC: CL20: CS5 (BQ6), WC: SB60: CS5 (BQ7), RS: SB40: CS5 (BQ8) และ WC: SB20: CS5 (BQ9) ผลการวิเคราะห์ในด้านคุณสมบัติทางกายภาพของเชื้อเพลิงอัดแท่ง มีค่าความหนาแน่น BQ1-BQ9 อยู่ในช่วง 882.60-1,160.65 kg/m3 ดัชนีการแตกร่วน มีค่าอยู่ในช่วง 90.02-99.09% ความต้านทานน้ำ มีค่าอยู่ในช่วง 90.26-95.86% และความต้านทานแรงกดอัด มีค่าอยู่ในช่วง 3.12-7.84 MPa และค่าความร้อน มีค่าอยู่ในช่วง 15.59-17.01 MJ/kg สำหรับการประเมินผลทางเศรษฐศาสตร์ มูลค่าปัจจุบันสุทธิของการผลิตเชื้อเพลิงอัดแท่งทุกอัตราส่วนมีค่ามากกว่า 0 อยู่ในช่วง 55,672.59-293,010.85 Baht อัตราผลตอบแทนภายใน มีค่าอยู่ในช่วง 11.58-31.14% ต้นทุนต่อหน่วยของเชื้อเพลิงอัดแท่ง มีค่าอยู่ในช่วง 3.53-3.78 baht/kg ระยะเวลาคืนทุน อยู่ในช่วง 4.04–6.92 y เมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตเชื้อเพลิงอัดแท่งโดยใช้เศษไม้ ฟางข้าว และซังข้าวโพดผสมแป้งมันสำปะหลังเพียงอย่างเดียวที่ 20% มีต้นทุนการผลิตต่อหน่วย 6.2198, 6.0617, 6.3655 Baht/kg ตามลำดับ เมื่อนำวัสดุตัวประสานธรรมชาติทั้งสามชนิดได้แก่ ทางใบปาล์ม ทางมะพร้าว และต้นถั่วเหลือง มาใช้เพื่อลดอัตราส่วนแป้งมันสำปะหลังสามารถลดต้นทุนในการผลิตเชื้อเพลิงอัดแท่งลงได้ 2.5023, 2.2795 และ 2.5949 Baht/kg คิดเป็น 40.23, 37.60 และ 40.76% ตามลำดับ ในด้านความร้อนของเชื้อเพลิงอัดแท่งเมื่อเพิ่มตัวประสานธรรมชาติในการผลิต จากเศษไม้ ฟางข้าว และซังข้าวโพด มีค่าความร้อนเฉลี่ย 15.44, 14.30 และ 12.77 MJ/kg ตามลำดับ ในด้านค่าความร้อนเพิ่มขึ้นเฉลี่ย 7.38, 14.01 และ 33.11% เมื่อเปรียบเทียบชีวมวลหลักทั้ง3ชนิด ซึ่งเศษไม้เหมาะที่จะใช้ตัวประสานธรรมชาติทางใบปาล์ม และต้นถั่วเหลืองดีที่สุดที่ 60% ฟางข้าวใช้กับต้นถั่วเหลืองเท่านั้นที่ 40% และซังข้าวโพดใช้ทางใบปาล์ม 40% เมื่อพิจารณาต้นทุนการผลิตต่อหน่วยและค่าความร้อนของเชื้อเพลิงอัดแท่ง BQ1-BQ3 และ BQ7 มีต้นทุนในการผลิตที่ต่ำ ให้ค่าความร้อนสูง มีมูลค่าปัจจุบันสุทธิและอัตราผลตอบแทนภายในสูง จึงเหมาะแก่การนำไปใช้งานและนำไปประยุกต์ใช้กับชีวมวลประเภทอื่นๆได้
Description
Master of Engineering (Master of Engineering (Renewable Energy Engineering))
วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต (วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต (วิศวกรรมพลังงานทดแทน))
วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต (วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต (วิศวกรรมพลังงานทดแทน))
Degree Name
Master of Engineering
วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต
วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Discipline
Renewable Energy Engineering
วิศวกรรมพลังงานทดแทน
วิศวกรรมพลังงานทดแทน
Degree Grantor(s)
มหาวิทยาลัยแม่โจ้