Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày

Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NHIỆT - LẠNH - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SƠ BỘ NHÀ MÁY ĐIỆN RÁC SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU LÀ CHẤT THẢI CÔNG NGHIÊP CÔNG SUẤT 300 TẤN/NGÀY TRẦN LÊ MINH LƯU Luu.tlm152347@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật Nhiệt Chuyên ngành Kỹ thuật Năng lượng Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Đức Quyền Bộ môn: Viện: Hệ thống Năng lượng Nhiệt KH&CN Nhiệt-Lạnh HÀ NỘI – 2020 ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ tên: TRẦN LÊ MINH LƯU Khoa: Viện KH&CN Nhiệt – Lạnh Khóa: K60 – KTN03 Ngành: Kỹ thuật lượng Đề tài đồ án: Thiết kế nhà máy điện rác, sử dụng nhiên liệu chất thải rắn công nghiệp thông thường, công suất 300 tấn/ngày Số liệu ban đầu: - Thành phần làm việc chất thải rắn công nghiệp thông thường: C = 46,2%, O = 8,4%, S = 0,5%, Cl = 0,6%, N = 2,7%, H = 2,5%, A = 18,5%, W = 20,6% - Lựa chọn giả thiết thơng số khác phù hợp cho q trình tính tốn (tỷ lệ nước xả lị, nhiệt độ mơi trường, nhiệt độ nước cấp, thiết bị giải nhiệt nước tuần hoàn,…) - Khí thải ống khói đáp ứng Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải lị đốt chất thải rắn công nghiệp QCVN 30: 2012/BTNMT Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Phần chung: Tìm hiểu tổng quan chất thải rắn Việt Nam, cơng nghệ xử lý chất thải rắn - Tính toán cân vật chất, cân lượng khả phát điện với sản lượng chất thải đưa vào lò đốt dự kiến 300 tấn/ngày đêm - Lựa chọn công nghệ phù hợp, sơ đồ nguyên lý, thông số tổ máy thông số đầu vào khác phù hợp với nhà máy điện rác - Tính tốn sơ đồ nhiệt nguyên lý lựa chọn thiết bị tổ máy Phần chuyên đề: - Lựa chọn tính tốn cơng nghệ xử lý khói thải phù hợp với thành phần đầu vào chất thải rắn, giả thiết thông số ô nhiễm đầu vào hệ thống xử lý khói thải phù hợp - Lựa chọn cơng nghệ tính tốn lượng tiêu hao hóa chất đảm bảo yêu cầu theo QCVN 61-MT:2016/BTNMT tiêu phát thải SOx - Bố cục đồ án: theo quy định Viện Khoa học Công nghệ Nhiệt – Lạnh - Các vẽ đồ thị: - - Bản vẽ sơ đồ nguyên lý nhà máy Bản vẽ mặt cắt dọc dây truyền thiết bị cơng nghệ lị đốt, lị hệ thống xử lý khói Cán hướng dẫn: ThS Nguyễn Đức Quyền Ngày giao đề tài đồ án: Ngày 10 tháng 02 năm 2020 Ngày hoàn thành đề tài đồ án: Ngày … tháng … năm 2020 Hà Nội, ngày…… tháng…… năm 2020 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới ThS Nguyễn Đức Quyền, người trực tiếp hướng dẫn em tận tình, chu đáo mặt chuyên môn, động viên em mặt tinh thần để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn tới tất thầy cô giáo môn Kĩ thuật lượng môn Máy thiết bị lạnh Viện KH&CN Nhiệt - Lạnh, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội tận tình dạy dỗ, bảo em suốt thời gian năm năm học tập rèn luyện trường Sau em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân bạn bè động viên giúp đỡ em suốt trình học tập Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội thời gian thực đồ án tốt nghiệp Hà Nội, ngày 01 tháng 07 năm 2020 Sinh viên Trần Lê Minh Lưu LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án tơi tự tính tốn, thiết kế nghiên cứu hướng dẫn ThS Nguyễn Đức Quyền Để hồn thành đồ án này, tơi sử dụng tài liệu ghi mục tài liệu tham khảo, ngồi khơng sử dụng tài liệu khác không ghi Nếu sai xin chịu hình thức kỷ luật quy định Sinh viên thực Trần Lê Minh Lưu MỤC LỤC PHẦN 1: THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU RÁC THẢI CÔNG NGHIỆP CÔNG SUẤT 300 TẤN/NGÀY CHƯƠNG TỔNG QUAN VÀ HỆ THỐNG .4 1.1 Tổng quan công nghệ xử lý CTRSH, CTRCN Việt Nam .4 1.1.1 1.2 Chôn lấp hợp vệ sinh 1.1.3 Đốt rác phát điện (WTE) 1.1.4 Phân compost 1.1.5 Cơng nghệ khí hóa PLASMA Xu cần thiết đầu tư nhà máy điện rác Việt Nam 1.2.1 1.3 1.4 Phân loại tái chế 1.1.2 Xu thế giới 1.2.2 Xu Việt Nam .7 1.2.3 Sự cần thiết đầu tư nhà máy điện rác Việt Nam 1.2.4 Mơ hình nhà máy điện rác phù hợp điều kiện Việt Nam Phạm vi nghiên cứu đồ án 1.3.1 Công suất rác cần xử lý cho toàn nhà máy 1.3.2 Thành phần rác thải đầu vào lò đốt 1.3.3 Các nội dung đồ án Sơ đồ công nghệ 1.4.1 Thuyết minh 1.4.2 Hệ thống tiếp nhận, lưu trữ vận chuyển rác 10 1.4.3 Hệ thống lò đốt rác 11 1.4.4 Hệ thống cung cấp rác trước lò đốt .12 1.4.5 Hệ thống xử lý tro bay 14 1.4.6 Hệ thống loại bỏ xỉ .15 1.4.7 Hệ thống lò tận dụng nhiệt thải .15 1.4.8 Hệ thống loại bỏ tro bay .16 1.4.9 Phương pháp hóa trắn tro bay .17 CHƯƠNG TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ .18 2.1 Lập sơ đồ nguyên lý cho tổ máy 18 2.2 Xây dựng trình giãn nở đồ thị i-s 18 2.3 Lập bảng thông số nước 21 2.4 Tính tốn cân nhiệt cân vật chất 22 2.4.1 Tính cân nhiệt bình phân ly 22 2.4.2 Cân bình gia nhiệt nước bổ sung 23 2.4.3 Tính cân nhiệt bình gia nhiệt cao áp .24 2.4.4 Tính độ gia nhiệt bơm cấp 26 2.4.5 Tính cân bình khử khí 27 2.4.6 Tính cân bình GNHA1 29 2.4.7 Tính cân bình GNHA2 31 2.4.8 Tính tốn kiểm tra cân bình ngưng 32 2.4.9 Tính cân công suất tuabin 32 2.5 Xác định tiêu kinh tế - kỹ thuật tổ máy 34 2.5.1 Tiêu hao vào tuabin .34 2.5.2 Suất tiêu hao cho tuabin 34 2.5.3 Tiêu hao nhiệt cho tuabin 34 2.5.4 Suất tiêu hao nhiệt cho tuabin 34 2.5.5 Tiêu hao nhiệt cho lò 34 2.5.6 Suất tiêu hao nhiệt cho lò 35 2.5.7 Tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy .35 2.5.8 Suất tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy 35 2.5.9 Hiệu suất truyền tải môi chất nhà máy .35 2.5.10 Hiệu suất thiết bị tuabin 35 2.5.11 Hiệu suất toàn tổ máy .35 2.5.12 Tiêu hao nhiên liệu cho toàn tổ máy 35 2.5.13 Suất tiêu hao nhiên liệu cho toàn tổ máy 35 CHƯƠNG TÍNH TỐN LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH CỦA TỔ MÁY 36 3.1 Tính tốn, lựa chọn thiết bị gian máy 36 3.1.1 Tính chọn bơm cấp 36 3.1.2 Tính chọn bơm ngưng .36 3.1.3 Tính chọn bơm tuần hồn 38 3.1.4 Tính tốn bình ngưng 40 3.1.5 Tính chọn bình khử khí .41 3.1.6 Tính chọn bình gia nhiệt .42 3.2 Tính chọn thiết bị gian lị 43 3.2.1 Tính chọn lò 43 3.2.2 Tính chọn quạt gió 44 3.2.3 Tính chọn quạt khói 47 3.2.4 Ống khói 51 CHƯƠNG TÌM HIỂU QUY TRÌNH XỬ LÝ KHĨI VÀ NƯỚC THẢI 53 4.1 Tổng quan hệ thống xử lý khói thải nhà máy điện rác 53 4.1.1 Hệ thống khử NOx 54 4.1.2 Tháp phản ứng 56 4.1.3 Hệ thống khử kim loại nặng dioxin than hoạt tính 58 4.1.4 Thiết bị lọc bụi túi 61 4.1.5 Hệ thống xử lý tro xỉ 61 4.1.6 Xử lý mùi tập trung .64 CHƯƠNG TÍNH CHỌN CƠNG NGHỆ XỬ LÝ SOX 66 5.1 Nguồn gốc phát thải tính chất SOx 66 5.2 Một số công nghệ xử lý SOx .67 5.2.1 Q trình khử bán khơ 68 5.2.2 Xử lý khô 69 5.2.3 Phương pháp xử lý ướt 70 5.2.4 Lựa chọn công nghệ xử lý SOx .71 5.3 Tính sản phẩm cháy .71 5.4 Tính tốn q trình xử lý SOx .75 5.4.1 Phương pháp bán khô 75 5.4.2 Phương pháp khô 76 KẾT LUẬN 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 Đồ án tốt nghiệp đại học GVHD:ThS Nguyễn Đức Quyền DANH MỤC BẢNG BIỂ Bảng 2.1 Thông số cửa trích .20 Bảng 2.2: Thông số chất thải đầu vào .20 Bảng 2.3: Thông số nhiệt động bình phân ly 22 Bảng 2.4: Thông số nhiệt động bình gia nhiệt nước bổ sung 23 Bảng 2.5 Thơng số nhiệt động bình GNCA 24 Bảng 2.8: Thông số nhiệt động bình khử khí 28 Bảng 2.9: Thơng số nhiệt động bình GNHA1 30 Bảng 2.10: Thông số nhiệt động bình GNHA1 31 Bảng 2.11: Thơng số nhiệt động bình ngưng 32 Bảng 2.12: Bảng xác định hệ số không tận dụng nhiệt giáng 33 Bảng 2.13: Bảng xác định tiêu hao vào tuabin 33 Bảng 2.14: Kết tính tốn cơng suất cụm tầng 34 Bảng 3.1: Thông số bơm cấp .36 Bảng 3.2: Thông số bơm ngưng 37 Bảng 3.3: Các thông số để tính chọn bơm tuần hồn 38 Bảng 3.4: Bảng thơng số tính tốn lựa chọn bình gia nhiệt 43 Bảng 4.1: Nồng độ thông số ô nhiễm khí thải 54 Bảng 5.1: Thành phần nhiên liệu rác 72 Bảng 5.2: Kết tính tốn xử lý SOx 77 Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang Đồ án tốt nghiệp đại học GVHD:ThS Nguyễn Đức Quyền DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.2 Sơ đồ cơng nghệ nhà máy điện rác .9 Hình 1.3 Sơ đồ thu gom nước rỉ rác 11 Hình 1.4 Hệ thống lò đốt rác sản xuất nhiệt 12 Hình 1.5 Hệ thống cấp nhiên liệu cho buồng đốt 12 Hình 1.6 Tổ máy phát điện tuabin .16 Hình 1.7 Quy trình cơng nghệ hóa rắn tro bay 17 Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý 18 Hình 2.2 Q trình giãn nở dịng đồ thị i-s 19 Hình 2.3 Sơ đồ nhiệt bình phân ly cân 22 Hình 2.3 Sơ đồ cân nhiệt bình gia nhiệt nước bổ sung .23 Hình 2.4 Sơ đồ cân nhiệt bình GNCA 24 Hình 2.6 Sơ đồ độ gia nhiệt bơm cấp 26 Hình 2.7 Sơ đồ cân nhiệt bình khử khí .28 Hình 2.8 Sơ đồ cân nhiệt bình GNHA1 29 Hình 2.8 Sơ đồ cân nhiệt bình GNHA2 .31 Hình 3.1 Sơ đồ xác định cột áp bơm ngưng 37 Hình 3.2 Ống khói .51 Hình 4.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống xử lý khói thải 53 Hình 4.2 Hệ thống khử NOx vị trí lắp đặt thiết bị xử lý 55 Hình 4.3 Các thiết bị xử lý khói thải phần lị 56 Hình 4.4 Tháp rửa khói hay cịn gọi thiết bị hấp thụ bán khơ 57 Hình 4.5 Thiết bị lọc bụi túi .61 Hình 4.6 Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất gạch khơng nung từ tro xỉ 62 Hình 4.7 Hệ thống xử lý tro xỉ, tro bay 64 Hình 4.8 Sơ đồ thu mùi khử mùi từ bể chứa rác 65 Hình 5.1: Kết tính tốn xử lý SOx .79 Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang Đồ án tốt nghiệp đại học GVHD:ThS Nguyễn Đức Quyền MỞ ĐẦU Hiện phương pháp xử lí rác đô thị Việt Nam chủ yếu phân loại tái chế nhà máy chôn lấp Quá trình phân loại, tái chế rác thải giải phần “ngọn” vấn đề, bã cặn sau q trình phân loại rác phải mang chơn lấp Trong tổng số bãi chôn lấp rác thải tập trung thành phố tỉ lệ bãi chôn lấp hợp vệ sinh chiếm tỉ lệ thấp gây tình trạng nhiễm đất, nguồn nước khơng khí khiến dân cư xung quanh bãi chôn lấp xúc Không thế, tình trạng q tải bãi chơn lấp rác gây thách thức khơng nhỏ cho quyền thành phố, việc tìm bãi chơn lấp khác khó khăn hạn hẹp quĩ đất phản đối người dân Công nghệ đốt rác phát điện (WTE) nghiên cứu từ lâu, đạt đến độ hồn thiện cơng nghệ, ứng dụng nhiều nước phát triển có diện tích nhỏ Việt Nam Cơng nghệ WTE giúp giảm đến 90% thể tích rác thải, giảm nhiều diện tích đất chơn lấp, mặt khác xử lí triệt để rác thải không phân loại rác thải thị Việt Nam quyền nhiều địa phương quan tâm xem xét đầu tư Với xu chung giới, công nghệ WTE câu trả lời cho toán xử lí rác thải Việt Nam Chính vậy, cần có quan tâm, nghiên cứu từ phía nhà khoa học, kĩ sư sinh viên để sẵn sàng đón đầu xu thế, chuẩn bị nguồn nhân lực cần thiết cho nhà máy tương lai Với điều kiện em chọn đề tài đồ án liên quan tới nhà máy điện rác, phần tính nhiệt chu trình nhằm hiểu rõ hệ thống tính tốn bước đầu chuẩn bị cho thiết kế hoàn thiện Em xin chân thành cảm viên giảng viên hướng dẫn ThS Nguyễn Đức Quyền hướng dẫn chi tiết cung cấp tài liệu để em hoàn thiện đồ án Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang Đồ án tốt nghiệp đại học GVHD:ThS Nguyễn Đức Quyền H2SO3 + 2NaOH = Na2SO3 + 2H2O H2SO3 + Ca(OH)2 = CaSO3↓ + 2H2O Bản thân SO2 gốc sunphit chất có tính khử tương đối mạnh Nhưng SO2 khơng khí khơ khó oxi hóa thành SO3 mà muốn oxi hóa phải sử dụng xúc tác thích hợp điều kiện định Ngược lại gốc SO32- hay muối sunphit lại dễ dàng bị oxi hóa oxi khơng khí điều kiện thường q trình oxi hóa xẩy nhanh tăng nhiệt độ cho phản ứng SO2 + 2Fe3+ + 2H2O = SO42- + 2Fe2+ + 4H+ SO2 + H2O + CaCO3 + 1/2O2 = CaSO4 + CO2 + H2O MgSO3 + 1/2O2 = MgSO4 Khí SO2 coi khí thải nguy hiểm tính độc hại phát thải lượng lớn thường xuyên SO2 có tác động lên đường hơ hấp nồng độ 2,1 mg/m3 (0,75 ppm) Tiếp xúc với thời gian ngắn (24 giờ) nồng độ 0,5 mg/m gây chứng phù phổi người già bệnh nhân Tiếp xúc lâu dài gây bệnh nguy hiểm Các muối sunphit sunphát kim loại kiềm amôni tan tốt nước; ngược lại, muối chúng với kim loại kiềm thổ lại tan Đây đặc trưng mà thuận lợi lại bất lợi cho trình lựa chọn quy trình xử lý Dựa vào tính chất đặc trưng trên, cơng nghiệp, thường sử dụng hai cách xử lý xử lý theo phương án bán khô xử lý theo phương án khô 5.2 Một số công nghệ xử lý SOx Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 67 Đồ án tốt nghiệp đại học 5.2.1 GVHD:ThS Nguyễn Đức Quyền Quá trình khử bán khơ Hệ thống lọc khí thải bán khơ q trình q trình làm ướt làm khơ, có hiệu lọc cao, khơng cần xử lý sản phẩm phản ứng hai phương pháp Bùn Ca(OH)2 phun vào lò phản ứng máy phun quay để tạo thành hạt có kích thước nhỏ Do bốc nước nhiệt độ khói thải hạ xuống độ ẩm tăng lên, axit khói phản ứng với vơi bột tạo thành muối rơi xuống phễu bên Quá trình địi hỏi vận hành mức độ cao, cần thời gian dài để tích lũy dần nhằm đạt kết tốt Khí thải phải trải qua q trình đủ dài để ngăn chặn hấp thụ hóa học phản ứng khử hoàn toàn, để loại bỏ chất ô nhiễm cách hiệu Đồng thời, hàm lượng sản phẩm phản ứng cần bay hoàn toàn, cuối thải trạng thái rắn Vì vậy, thời gian lưu trú thơng số quan trọng trình thiết kế tháp lọc bán khơ Ngồi ra, mức chênh lệch nhiệt độ đầu vào đầu tháp hấp thụ trực tiếp ảnh hưởng đến hình thái sản phẩm phản ứng hiệu suất loại bỏ chất khí có tính axit Ngồi thời gian lưu trú khác biệt nhiệt độ hai đầu tháp hấp thụ, kích cỡ chất hấp thụ, hiệu phun, tổng hịa tồn q trình có tác động lớn đến hiệu suất khử Trong q trình hoạt động thực tế, có số yêu cầu nghiêm ngặt liên quan đến yếu tố nêu trên; khơng, khiến tồn q trình thất bại Tháp lọc bán khơ lắp đặt lọc dạng túi kế tiếp, hình thành hệ thống q trình khử axit khói thải kiểu bán khơ Hệ thống lọc khí bụi lị bán khô chủ yếu việc loại bỏ hạt rắn khói thải, oxit lưu huỳnh, hydro clorua, kim loại nặng (Hg, Pb, Cr), dioxin furan chất có hại khác để đạt tiêu chuẩn khí thải Mặc dù q trình khơ có ưu điểm đơn giản, chi phí xây dựng, vận hành chi phí bảo trì thấp, hiệu suất hấp thụ axit thấp, nồng độ phát thải khí gây nhiễm axit tăng cao khó để đạt yêu cầu khử axit khí thải dự án Q trình ướt có hiệu suất loại bỏ cao, mức tiêu thụ nước, mức tiêu thụ lượng cao, q trình phức tạp, đặc biệt chi phí xử lý nước thải cao Q trình bán khơ kết hợp ưu điểm q trình khơ ướt, cấu trúc đơn giản, chi phí đầu tư thấp, mức tiêu thụ lượng thấp, mức sử dụng chất lỏng thấp so với hệ thống làm ướt, hiệu suất khử cao, đồng thời giúp loại bỏ lượng nước nhiều phương pháp lọc ướt Các phương trình khử axit: Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 68 Đồ án tốt nghiệp đại học GVHD:ThS Nguyễn Đức Quyền Ca(OH)2 + SO2 = CaSO3 1/2 H2O + 1/2 H2O Ca(OH)2 + SO3 = CaSO4 + H2O 5.2.2 Xử lý khô Nguyên lý công nghệ xử lý dựa vào phản ứng SO2 với Ca(OH)2 khan hay CaO để tạo thành muối canxi sunphit hay sunphat dạng bụi tách chúng khỏi dịng khí thiết bị lọc mạng hay lọc túi, kết hợp xử lý bụi Các phản ứng hóa học tương tư khác chúng xảy pha khí dung dịch SO2 + Ca(OH)2 = CaSO3 + H2O SO2 + H2O = H2SO3 H2SO3 + CaO = CaSO3 + H2O Xử lý SO2 phương án khơ thực hai cách Cách thứ xử lý sai lò đốt cách thứ hai xử lý lò đốt 5.2.2.1 Xử lý ngồi lị đốt Khí thải từ lị đốt dẫn qua tháp làm nguội nước lạnh Tại khí thải đồng thời làm ẩm để chuyên hóa SO2 thành H2SO3 tương ứng Nếu điều kiện có oxi, H2SO3 chuyển thành H2SO4 Khí ẩm tiếp tục vào tháp phản ứng Tại đây, Ca(OH)2 bột khan hay CaO dạng bột phun vào trộn nhằm tạo điều kiện cho phản ứng trung hịa xẩy hồn tồn Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 69 Đồ án tốt nghiệp đại học GVHD:ThS Nguyễn Đức Quyền Tiếp theo, khí bụi chuyển qua buồng lọc túi Ở bụi bụi muối giữ lại, khí thải Bụi muối tinh chế để sử dụng dùng làm phụ gia cho xi măng Sơ đồ cơng nghệ xử lý sau lị đốt mơ tả hình 5.2.2.2 Xử lý lị đốt Đây công nghệ đề xuất táo bạo thu kết tương đối tốt Theo công nghệ này, bột CaCO3 phun thẳng vào lò đốt Ở nhiệt độ cao 1000 oC CaCO3 chuyển thành CaO Khi bụi CaO khỏi lò với SO2 nước, chúng phản ứng với tạo thành muối bụi khí thải Trong cơng nghệ này, kích thước hạt CaCO3 phân bố đồng khơng gian lị đóng vai trị định hiệu suất xử lý Cơng đoạn lọc túi để loại bụi bụi muối giống cơng nghệ xử lý sau lị đốt Mơ tả q trình xử lý lị: 5.2.3 Phương pháp xử lý ướt Theo cách này, SO2 thường hấp thụ vào dung dịch kiềm NaOH, NH4OH, Ca(OH)2 hay Mg(OH)2 Các kiểu thiết bị hấp thụ sử dụng thông dụng thiết bị dàn mưa, tháp đệm tháp sủi bọt Việc lựa chọn chất kiềm cho trình xử lý thường phụ thuộc vào hai yếu tố yếu tố kinh tế tính khả thi giải pháp cơng nghệ Thí dụ: Ca(OH)2 có giá bán thị trường rẻ bốn chất kiềm nêu trên, mặt kinh tế có ưu Nhưng sản phẩm trình xử lý CaSO3 hay CaSO4 chất tan nên khơng thể sử dụng thiết bị có hiệu cao tháp đệm hay tháp sủi bọt được, kết tủa bám vật liệu đệm hay lỗ tạo bọt khí mà dùng thiết bị dàn mưa Các phản ứng hóa học xẩy trình xử lý sau: Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 70 Đồ án tốt nghiệp đại học GVHD:ThS Nguyễn Đức Quyền Quá trình hợp nước SO2 để tạo axit sunphurơ, SO2 + H2O H2SO3 2H+ + SO32Q trình trung hịa kiềm oxi hóa thành sunphát xẩy đồng thời H2SO3+2NaOH+1/2O2=Na2SO4+2H2O H2SO3+Ca(OH)2=CaSO3↓+2H2O CaSO3+1/2O2=CaSO4 H2SO3 + MgSO3 = Mg2+ + SO32- + H2O SO32- + 1/2O2 = SO42Sơ đồ cơng nghệ q trình xử lý SO2 theo đường ướt mơ tả hình, tóm tắt sau: 5.2.4 Lựa chọn cơng nghệ xử lý SOx Q trình khơ có ưu điểm đơn giản, chi phí xây dựng, vận hành chi phí bảo trì thấp, hiệu suất hấp thụ axit thấp, nồng độ phát thải khí gây ô nhiễm axit tăng cao khó để đạt yêu cầu khử axit khí thải dự án Q trình ướt có hiệu suất loại bỏ cao, mức tiêu thụ nước, mức tiêu thụ lượng cao, trình phức tạp, đặc biệt chi phí xử lý nước thải cao Q trình bán khơ kết hợp ưu điểm q trình khơ ướt, cấu trúc đơn giản, chi phí đầu tư thấp, mức tiêu thụ lượng thấp, mức sử dụng chất lỏng thấp so với hệ thống làm ướt, hiệu suất khử cao, đồng thời giúp loại bỏ lượng nước nhiều phương pháp lọc ướt => Lựa chọn sử dụng kết hợp phương án khô bán khơ 5.3 Tính sản phẩm cháy Thành phần nhiên liệu Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 71 Đồ án tốt nghiệp đại học Thành phần Clv % 46,2 GVHD:ThS Nguyễn Đức Quyền Hlv Olv Slv Nlv Alv Wlv 2,5 8,4 0,5 2,7 18,5 20,6 Bảng 5.1: Thành phần nhiên liệu rác Các thông số đầu vào trình cháy nhiên liệu: - Lượng nhiên liệu tiêu thụ: B = 12500 kg/h - Hệ số không khí thừa: α = - Hệ số cháy khơng hoàn toàn:  = 0,02 - Hệ số tro bụi bay theo khói: a = 0,85 - Nhiệt độ khói thải: tkhoi = 180 0C - Tỷ lệ CaCO3 nguyên chất đá vôi thương phẩm: k = 0,85 - Nhiệt độ khơng khí: tkk = 300C - Độ ẩm khơng khí: φ = 0,65 - Phân áp suất bão hịa nước theo nhiệt độ mơi trường khơng khí: p bh = 0,0421 - Độ chứa khơng khí: d = 17,512 g/kg khơng khí Nhiệt lượng xác định theo công thức Mendeleev sau: Qp = 81.Cp + 246.Hp – 26(Op - Sp) – 6.Wp = 4028,2 kcal/kg Lượng nhiệt khơng khí khơ lý thuyết cần cho trình cháy: V =0,089 C lv +0,264 Hlv -0,0333 (Olv−Slv ¿=4,509 m3tc/kgNL Lượng khơng khí ẩm lý thuyết cần cho trình cháy t = 30 0C, φ = 65%, độ chứa d = 17,512 g/kg: Va = (1 + 0,0016.d)Vo = (1 +0,0016.17,512).4,509 = 4,635 m3tc/kgNL Lượng khơng khí ẩm thực tế với hệ số khơng khí thừa α = 1,8: Vt = .Va = 2.4,635 = 9,271 m3tc/kgNL Lượng khí SO2 sản phẩm cháy: VSO2 = 0,683.10-2Sp = 0,683.0,01.0,5 = 3,415.10-3 m3tc/kgNL Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 72 Đồ án tốt nghiệp đại học GVHD:ThS Nguyễn Đức Quyền Lượng khí CO sản phẩm cháy với hệ số cháy khơng hồn tồn mặt hóa học học  = 0,02: VCO = 1,865.10-2.Cp = 1,865.0,01.0,02.46,2= 0,0172 m3tc/kgNL Lượng khí CO2 sản phẩm cháy: VCO2 = 1,853.10-2.(1-).Cp = 1,853.0,01.(1-0,02).46,2 = 0,839 m3tc/kgNL Lượng nước sản phẩm cháy: VH2O = 0,111.Hp + 0,0124.Wp + 0,0016.d.Vt = 0,111.2,5 + 0,0124.20,6 + 0,0016.17,512.9,271 = 0,793 m3tc/kgNL Lượng khí N2 sản phẩm cháy: VN2 = 0,8.10-2.Np + 0,79Vt = 0,8.0,01.2,7 + 0,79.9,271 = 7,346 m3tc/kgNL Lượng khí O2 khơng khí thừa: VO2 = 0,21(-1).Va = 0,21.(2 – 1).4,635 = 0,973 m3tc/kgNL Lượng sản phẩm cháy tổng: VSPC = VSO2 + VCO + VCO2 + VH2O + VN2 + VO2 = 3,415.10-3 + 0,0172+0,839+ 0,793 + 7,346 + 0,973 = 9,97 m3tc/kgNL Lượng khói sản phẩm cháy điều kiện chuẩn: Lc = VSPC.B/3600 = 9,97.12500/3600 = 34,62 m3/s Lượng khói sản phẩm cháy điều kiện thực tế: LT = Lc.(273 + tkhói)/273 = 34,62.(273 + 180)/273 = 57,45m3/s Lượng khí SO2 với ρSO2 = 2,926 kg/m3chuẩn: MSO2=(103.VSO2.B.SO2)/3600=(103.3,415.10-3.12500.2,926)/3600 = 34,7 g/s Lượng khí CO với ρCO = 1,25 kg/m3chuẩn: MCO = (103.VCO.B.CO)/3600 = (103 0,0172.12500.1,25)/3600 = 74,79 g/s Lượng khí CO2 với ρCO2 = 1,977 kg/m3chuẩn: MCO2 = (103.VCO2.B.CO2)/3600 = 5759,14 g/s = (103 0,839.12500.1,977)/3600 Lượng tro bụi với hệ số tro bay theo khói a = 0,85: Mbui = 10.a.Ap.B/3600 = 10.0,85.18,5.12500/3600 = 546,01 g/s Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 73 Đồ án tốt nghiệp đại học GVHD:ThS Nguyễn Đức Quyền Lượng khí NOx phát sinh từ trình đốt cháy nhiên liệu theo công thức thực nghiệm Woolrich sau đây: MNOx = 3,953.10-8(B*Q)1,18 = 3,953.10-8.(12500.4028,2)1,18 = 48,45 kg/h = 13,46 g/s Nồng độ phát thải SO2 khói: CSO2 = MSO2/Lt = 34,7.1000/57,45 = 603,91 mg/Nm3 Nồng độ phát thải CO khói: CCO = MCO/Lt = 74,65.1000/57,45 = 1301,87 mg/Nm3 Nồng độ phát thải CO2 khói: CCO2 = MCO2/Lt = 5793,71.1000/57,45 = 100243,54 mg/Nm3 Nồng độ phát thải NOx khói: CNOx = MNOx/Lt = 13,46.1000/57,45 = 234,27 mg/Nm3 Nồng độ bụi khói: Cbụi = Mbụi/Lt = 546,01.1000/57,45 = 9503,79 mg/Nm3 Bảng : Nồng độ (C) thơng số nhiễm khí thải lị đốt chất thải rắn sinh hoạt theo QCVN 61-MT:2016/B2TNMT TT Thông số ô nhiễm Đơn vị Nồng độ (C) Bụi tổng mg/Nm3 100 Axit Clohydric, HCl mg/Nm3 50 Cacbon monoxyt, CO mg/Nm3 250 Lưu huỳnh dioxyt, SO2 mg/Nm3 250 Nitơ oxyt, NOx (tính theo NO2) mg/Nm3 500 Thủy ngân hợp chất tính theo thủy ngân, Hg mg/Nm3 0,2 Cadimi hợp chất tính theo Cadimi, Cd mg/Nm3 0,16 Chì hợp chất tính theo chì, Pb mg/Nm3 1,2 Tổng đioxin/furan, PCDD/PCDF ngTEQ/Nm3 0,6 Ta thấy nồng độ thơng số khói thải khí CO, CO 2, SOX bụi vượt tiêu chuẩn nên địi hỏi ta phải có cơng nghệ xử lý khói thải để giảm thiểu thơng Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 74 Đồ án tốt nghiệp đại học GVHD:ThS Nguyễn Đức Quyền số ô nhiễm nhà máy nhỏ Với phạm vi đề tài đồ án tốt nghiệp dựa vào thơng số khí thải, em xin trình bày phương án xử lý SOx 5.4 Tính tốn q trình xử lý SOx Ta có: CSO2 = 603,91 mg/Nm3 Để đạt QCVN 30:2012/BTNMT ( C = 250 mg/Nm3) ta cần xử lý SOx hai phương phương pháp là: Bán khô 50% khô 50% mSOx cần xử lý = (C so 2−C)< ¿ 1000 ¿ 5.4.1 = (603,91−250)∗57,45 1000 = 20,33 (g/s) Phương pháp bán khơ mSO2 = 10,17(g/s) tkhói = 1800C LT =57,45 m3/s = 57,45 kg/s Khói có nhiệt độ t1 (180 C) cần phải hạ xuống t2 (1400C) để không làm hỏng tui vải Để hạ nhiệt độ này, tháp phản ứng cần phải bổ sung thêm lượng nước, tính tốn theo phương trình cân sau: Q1= LT.Cp.(t1- t2)= 57,45.1.40 = 2298 kW Nhiệt độ nước dung dịch tnc = 300C => Nhiệt ẩn hóa r = 2430 kj/kg Phương trình cân nhiệt: Q1 = LT.Cp.(t1- t2)= Gnc.r  Lưu lượng nước làm mát: Gnc = Q1 r = 2298 2430 = 0,9457 (kg/s) = 945,7 (g/s) (1) Các phương trình phản ứng xử lý SO2 tháp bán khô SO2 + H2O H2SO3 2H+ + SO32- (2) *H2SO3+Ca(OH)2=CaSO3↓+2H2O (3) CaSO3 + 1/2O2 = CaSO4 Từ phương trình phản ứng (2) (3): nCa(OH)2 = nSO2  mCa(OH)2 = nSO2 MCa(OH)2= 10,17∗74 64 Trần Lê Minh Lưu - 20152347 = 11,75 (g/s) Trang 75 Đồ án tốt nghiệp đại học GVHD:ThS Nguyễn Đức Quyền m Hiệu suất phản ứng: 70%=> mCa(OH)2 thực tế = 70 % 11,75 70 % = = 16,79 (g/s) (4) Từ (1) & (4) => Nồng độ Ca(OH)2 : C% = mchất tan mdungdịch = 16,79 ∗100 % 16,79 + 945,7 = 1,744% 5.4.2 Phương pháp khô mSO2 xử lý = 10,17(g/s) Sp= 0.5 Ngun liêu vơi sử dụng cách an tồn nên sử dụng đá vôi CaO Tỷ lệ CaO nguyên chất đá vôi: K = 0.85 Hệ số khử SOx khói thải: β = m SO2 xử lý mSO 2−mS 02 xử lý bán khô 10,17 = 34,7 −10,17 = 0,41 Lượng đá vôi cần để xử lý SOx khói lị đốt: G= 10 β Sp MCaO K Ms = 10.0,41 0,5 56 0,85.32 Hiệu suất trình là: 50% => GCaO thực tế = = 4,265 (kg/tấn nguyên liệu ) G H = 4,265 50 % = 8.53 (kg/ nguyên liệu) Tương tư, dựa cách tính trên, ta tính toán với nhiều phương án khác nhau, đưa kết bảng sau đây: Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 76 Đồ án tốt nghiệp đại học GVHD:ThS Nguyễn Đức Quyền Bảng 5.2: Kết tính tốn xử lý SOx SO2 xử lý (g/s) Cách xử lý 20.33 Xử lý bán khô Xử lý khô Xử lý bán khô Xử lý khô Xử lý bán khô Xử lý khô Xử lý bán khô Xử lý khô Xử lý bán khô Xử lý khô Xử lý bán khô Xử lý khô Xử lý bán 100 % 0% Ca(OH)2 tiêu hao Lượng xử lý (g/s) Lý thuyết Thực tế ( hiệu suất 70%) 20.33 23.51 33.58 3.43 - 0.00 0.00 0.00 CaO tiêu hao xử lý khô (kg/t than) Lý thuyết Thực tế ( hiệu suất 50%) - 0.00 - 0.00 0.00 Nồng độ (%) Hệ số khử 90% 18.30 21.16 30.23 3.10 - 0.00 0.00 10% 2.03 0.00 0.00 0.00 0.12 1.28 2.55 80% 16.27 18.81 26.87 2.76 - 0.00 0.00 20% 4.07 0.00 0.00 0.00 0.22 2.27 4.54 70% 14.23 16.46 21.10 2.08 - 0.00 0.00 30% 6.10 0.00 0.00 0.00 0.31 3.19 6.38 60% 12.20 14.11 20.15 2.09 - 0.00 0.00 40% 8.13 0.00 0.00 0.00 0.36 3.72 7.44 50% 10.17 11.75 16.79 1.74 - 0.00 0.00 50% 40% 10.17 8.13 9.40 0.00 13.43 0.00 1.40 0.41 - 4.27 0.00 8.53 0.00 Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Tổng lượng hóa chất tiêu hao ngày (tấn/ngày) 2.90 3.38 3.68 3.74 3.97 4.01 4.00 Trang 77 Đồ án tốt nghiệp đại học khô Xử lý khô Xử lý bán khô Xử lý khô Xử lý bán khô Xử lý khô Xử lý bán khô Xử lý khô Xử lý bán khô Xử lý khô GVHD:ThS Nguyễn Đức Quyền 60% 12.20 - 0.00 0.00 0.46 4.73 30% 6.10 7.05 10.08 1.05 - 0.00 9.45 0.00 70% 14.23 - 0.00 0.00 0.50 5.12 10.25 20% 4.07 4.70 6.72 0.71 - 0.00 0.00 80% 16.27 - 0.00 0.00 0.53 5.47 10.93 10% 2.03 2.35 3.36 0.35 - 0.00 0.00 90% 18.30 - 0.00 0.00 0.56 5.77 11.53 0% - 0.00 0.00 0.00 - 0.00 0.00 100 % 20.33 - 0.00 0.00 0.59 6.03 12.06 3.94 3.86 3.75 3.62 Từ bảng ta thấy phương pháp bán khô cho hiệu xử lý tốt hơn, tốn hóa chất tiêu hao hơn, tốn thêm chi phí vận hành nước tháp Ngược lại, phương án khơ tốn chi phí vận hành, tiêu hao hóa chất nhiều tạo cặn sau trình xử lý Nên ta lựa chọn phương án xử lý 50% khô, 50% bán khô vừa tối ưu mặt chi phí lẫn cơng nghệ Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 78 Đồ án tốt nghiệp đại học GVHD:ThS Nguyễn Đức Quyền L ượ ng hóa chấất têu hao (tấấn/ngày) L ượ ng hóa chấất têu hao (tấấn/ngày) 4.5 3.97 3.68 3.5 4.01 3.94 3.74 3.86 3.75 3.62 3.38 2.9 2.5 1.5 0.5 Hình 5.1: Kết tính tốn xử lý SOx Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 79 Đồ án tốt nghiệp đại học GVHD:ThS Nguyễn Đức Quyền KẾT LUẬN Nội dung đồ án đáp ứng đầy đủ yêu cầu mà đề đưa ra: Tìm hiểu tổng quan cơng nghệ xử lý rác nhà máy rác, lựa chọn thông số tổ máy thông số đầu vào khác cho tổ máy, tính tốn sơ đồ nhiệt ngun lý nhà máy, tính tốn lựa chọn thiết bị tổ máy; tìm hiểu quy trình xử lý khói thải, lựa chọn cơng nghệ xử lý SOx Qua đồ án em hiểu rõ công nghệ đốt rác phát điện, công nghệ nước ta, đưa biện pháp xử lý SOx nhằm giảm thiểu ô nhiễm mơi trường Đồ án có tính khả thi cao thực trạng rác thải nước ta đáng báo động công nghệ xử lý chủ yếu cịn thơ sơ lạc hậu nên cơng nghệ đốt rác phát điện giải vấn đề hiệu mà giảm thiểu tác hại tới môi trường Sau thực đồ án tốt nghiệp em tích lũy thêm nhiều kinh nghiệm thực tế, củng cố kiến thức chuyên ngành để sau trường áp dụng tốt công việc sau Đề tài phù hợp với chuyên môn hướng công tác ems au Đồ án số hạn chế chưa tìm hiểu kỹ cơng nghệ xử lý nước rác, mùi, hệ thống điều khiển tự động DCS Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 80 Đồ án tốt nghiệp đại học GVHD:ThS Nguyễn Đức Quyền TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Công Hân, Phạm Văn Tân, Thiết kế nhà máy nhiệt điện, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2006 Nguyễn Sỹ Mão, Lò tập 1, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2006 Nguyễn Sỹ Mão, Lò tập 2, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2006 Đỗ Văn Thắng, Nguyễn Công Hân, Trương Ngọc Tuấn, Tính nhiệt lị cơng nghiệp, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2007 Nguyễn Đức Quyền, Bài giảng Kỹ thuật xử lý phát thải Tài liệu Nhà máy điện rác Sóc Sơn Hà Nội Báo cáo DTM điện rác Cần Thơ Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 81 ... Đề tài đồ án: Thiết kế nhà máy điện rác, sử dụng nhiên liệu chất thải rắn công nghiệp thông thường, công suất 300 tấn/ ngày Số liệu ban đầu: - Thành phần làm việc chất thải rắn công nghiệp thông... GVHD:ThS Nguyễn Đức Quyền PHẦN 1: THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU RÁC THẢI CÔNG NGHIỆP CÔNG SUẤT 300 TẤN/NGÀY CHƯƠNG TỔNG QUAN VÀ HỆ THỐNG 1.1 Tổng quan công nghệ xử lý CTRSH, CTRCN Việt... nhiên liệu chất thải rắn sinh hoạt cơng suất 300 tấn/ ngày nước rỉ rác chiếm 20% Vậy công suất rác thực tế cần xử lý 240 tấn/ ngày 1.3.2 Thành phần rác thải đầu vào lò đốt Thành phần chủ yếu rác chất