(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế hệ thống phếu nạp rác công suất 500 tấn ngày trong dây chuyền xử lý rác sinh hoạt thành năng lượng điện

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế hệ thống phếu nạp rác công suất 500 tấn ngày trong dây chuyền xử lý rác sinh hoạt thành năng lượng điện(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế hệ thống phếu nạp rác công suất 500 tấn ngày trong dây chuyền xử lý rác sinh hoạt thành năng lượng điện(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế hệ thống phếu nạp rác công suất 500 tấn ngày trong dây chuyền xử lý rác sinh hoạt thành năng lượng điện(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế hệ thống phếu nạp rác công suất 500 tấn ngày trong dây chuyền xử lý rác sinh hoạt thành năng lượng điện(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế hệ thống phếu nạp rác công suất 500 tấn ngày trong dây chuyền xử lý rác sinh hoạt thành năng lượng điện(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế hệ thống phếu nạp rác công suất 500 tấn ngày trong dây chuyền xử lý rác sinh hoạt thành năng lượng điện(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế hệ thống phếu nạp rác công suất 500 tấn ngày trong dây chuyền xử lý rác sinh hoạt thành năng lượng điện(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế hệ thống phếu nạp rác công suất 500 tấn ngày trong dây chuyền xử lý rác sinh hoạt thành năng lượng điện(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế hệ thống phếu nạp rác công suất 500 tấn ngày trong dây chuyền xử lý rác sinh hoạt thành năng lượng điện(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế hệ thống phếu nạp rác công suất 500 tấn ngày trong dây chuyền xử lý rác sinh hoạt thành năng lượng điện(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế hệ thống phếu nạp rác công suất 500 tấn ngày trong dây chuyền xử lý rác sinh hoạt thành năng lượng điện(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế hệ thống phếu nạp rác công suất 500 tấn ngày trong dây chuyền xử lý rác sinh hoạt thành năng lượng điện(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế hệ thống phếu nạp rác công suất 500 tấn ngày trong dây chuyền xử lý rác sinh hoạt thành năng lượng điện(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế hệ thống phếu nạp rác công suất 500 tấn ngày trong dây chuyền xử lý rác sinh hoạt thành năng lượng điện(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế hệ thống phếu nạp rác công suất 500 tấn ngày trong dây chuyền xử lý rác sinh hoạt thành năng lượng điện(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế hệ thống phếu nạp rác công suất 500 tấn ngày trong dây chuyền xử lý rác sinh hoạt thành năng lượng điện(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế hệ thống phếu nạp rác công suất 500 tấn ngày trong dây chuyền xử lý rác sinh hoạt thành năng lượng điện(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế hệ thống phếu nạp rác công suất 500 tấn ngày trong dây chuyền xử lý rác sinh hoạt thành năng lượng điện(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế hệ thống phếu nạp rác công suất 500 tấn ngày trong dây chuyền xử lý rác sinh hoạt thành năng lượng điện(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế hệ thống phếu nạp rác công suất 500 tấn ngày trong dây chuyền xử lý rác sinh hoạt thành năng lượng điện(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế hệ thống phếu nạp rác công suất 500 tấn ngày trong dây chuyền xử lý rác sinh hoạt thành năng lượng điện(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế hệ thống phếu nạp rác công suất 500 tấn ngày trong dây chuyền xử lý rác sinh hoạt thành năng lượng điện

Báo cáo luận văn HV: Trần Thái Hoà LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập riêng Các số liệu sử dụng phân tích luận văn có nguồn gốc rõ ràng, công bố theo quy định Các kết nghiên cứu luận văn tự tìm hiểu, thực cách trung thực, khách quan phù hợp với thực tiễn rác thải sinh hoạt chưa phân loại Các kết chưa công bố nghiên cứu khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 12 năm 2020 Tác giả TRẦN THÁI HÒA x Báo cáo luận văn HV: Trần Thái Hồ LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực luận văn khoảng thời gian em học hỏi trải nghiệm nhiều, hội tốt giúp em bồi dưỡng thêm kiến thức học, phát huy kinh nghiệm thực tế 20 năm làm việc cho công ty ngồi nước Bên cạnh đó, em cịn nâng cao khả tự học, tự nghiên cứu thân, kỹ giải vấn đề Nhân đây, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PGS.TS Đỗ Thành Trung, người dẫn tận tình giúp đỡ em nhiều trình nghiên cứu thực đề tài Sau em xin cảm ơn, đồng nghiệp công ty HZV, cấp lãnh đạo sở tài nguyên môi trường TP-Hà Nội, người hỗ trợ tạo điều kiện thuận lợi cho em trình thực động viên em vượt qua khó khăn để hồn thành luận văn Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 12 năm 2020 Học viên TRẦN THÁI HÒA xi Báo cáo luận văn HV: Trần Thái Hồ TĨM TẮT Nghiên cứu thiết kế hệ thống phễu nạp rác với công suất 500t/ ngày dây chuyền xử lý rác sinh hoạt chưa phân loại thành lượng điện Thiết bị phần thiết yếu dây chuyền xử lý rác công nghệ WTE Hiện nay, có nhiều phương pháp xử lý rác khác : Chôn lấp, sinh học…vv, đốt phương pháp phổ biến hiệu để xử lý, chuyển biến chất thải thành lượng hữu ích Ngồi ra, nội dung đề tài trình bày phần thực nghiệm khảo sát rác thải sinh hoạt khu vực thành phố Hà Nội, làm sở lý thuyết cho việc tính tốn thiết kế phễu Kết trình nghiên cứu mơ hình 3D kiểm nghiệm bền phần mềm catia V5R19 Trong thực tế, việc xử lý rác thải sinh hoạt chưa phân loại vấn đề nan giải giới Cụ thể là, hệ thống nạp liệu băng tải kết hơp lò quay, phễu nghiên cứu nhà khoa học Thụy sỹ vào năm 2017 [8] Kết cho thấy, nhiều hạn chế, chưa giải vấn đề cách triệt để, mà nguồn rác phải phân loại trước từ hộ gia đình qua dây chuyền phân loại quy mô tốn Đây vấn đề thực khó khăn đưa cơng nghệ xử lý rác WTE qua nước chậm phát triển phát triển Do đó, cơng trình nghiên cứu xem giải pháp xoá bỏ số giới hạn cơng nghệ WTE, góp phần đem lại mơi trường sống xanh, đẹp cho nhân loại Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 12 năm 2020 Học viên TRẦN THÁI HÒA xii Báo cáo luận văn HV: Trần Thái Hoà SUMMARY Research and design about a waste charging hopper system with a capacity of 500t / day in the waste treatment line turning into electric energy This equipment is an essential part of Waste-to-energy plant Currently, there are many different waste treatment methods such as landfilling, biological etc, of which burning is the most effective method to treat and convert waste into useful energy The content of the master's thesis also presents a part of experiment on MSW of the Hanoi city area as a theoretical basis for the calculation and design The results of research are also done the 3D modelling and stress analysis on the catia V5R19 software In fact, the treatment of unsorted domestic waste is still a problem in the world In particular, the feeding system by conveyor with rotary kiln, hopper has been studied by Swiss scientists in 2017 [8] As a result, there are still some limits, which have not yet solved it completely MSW must be classified previously from households or through very large and expensive sorting lines This is a really difficult issue when bringing WTE technology to the underdeveloped countries or the developing countries Therefore, this study is considered as a good solution to remove some limitations of WTE technology, contributing to be a clean and beautiful living environment for mankind Ho Chi Minh city, 25th Dec 2020 Student TRAN THAI HOA xiii Báo cáo luận văn HV: Trần Thái Hoà DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT  CTRSH : Chất thải rác sinh hoạt  WTE : Waste to energy (Năng lượng từ rác)  ASP : Kiểu ống sục khí tĩnh  MBT : Xử lý Cơ-Sinh học  MSW : Municipal Solid Waste (Chất thải rắn đô thị)  RDF : (Refuse Refuse-derived fuel) Sản xuất nhiên liệu nhiệt trị cao  BTNMT : Bộ tài nguyên môi trường  QCVN : Quy chuẩn Việt Nam  LHV (low heat value) : Nhiệt trị thấp  JICA : Japan International Cooperation Agency (Cơ quan hợp tác quốc tế nhật bản)  BCL : Bãi chôn lấp  QCTĐHN : Quy chuẩn kỹ thuật nước thải công nghiệp Hà Nội  Hitz : Hitachi Zosen Corporation  K / T : Kích thước  K / L : Khối lượng  T / T : Thể tích  HZV : Hitachi zosen VietNam xiv Báo cáo luận văn HV: Trần Thái Hoà MỤC LỤC 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Giới thiệu tổng quát công nghệ xử lý rác 1.2.1 Trên giới 1.2.2 Tại Nhật Bản 1.2.3 Tại Việt Nam 1.3 Đề xuất giải pháp công nghệ xử lý rác cho thành phố Hà Nội 1.3.1 So sánh phương pháp xử lý rác thành phố Hà Nội 1.3.2 So sánh công nghệ xử lý nhiệt 1.3.3 So sánh cơng nghệ lị đốt (đốt trực tiếp) 11 1.4 Tính cấp thiết đề tài 13 1.5 Ý nghĩa mặt khoa học thực tiễn 13 1.5.1 Ý nghĩa mặt khoa học 13 1.6 Mục tiêu nghiên cứu 14 1.7 Đối tượng nghiên cứu 14 xv Báo cáo luận văn HV: Trần Thái Hoà 1.8 Phương pháp nghiên cứu 14 1.9 Phạm vi nghiên cứu 14 1.10 Cấu trúc luận văn 15 2.1 Sơ đồ công nghệ nhà máy WTE đề xuất cho thành phố Hà Nội 16 2.1.1 Các hệ thống nhà máy WTE 16 2.1.2 Mô tả hệ thống công nghệ 17 2.2 Quá trình thực nghiệm rác sinh hoạt thành phố Hà Nội 21 2.2.1 Cách lấy mẫu phân tích 21 2.2.2 Đặc trưng chất thải sinh hoạt (MSW) 22 2.2.3 Tính chất vật lý rác 23 2.3 Cơ sở tảng tính tốn thiết kế phễu nạp rác 24 3.1 Các tiêu chí thiết kế 25 3.2 Thiết kế sơ đồ nguyên lý 25 3.2.1 Cấu tạo phễu 25 3.2.2 Nguyên lý hoạt động phễu 26 3.2.3 Hệ thống làm mát xung quanh phễu 26 3.3 Thông số kỹ thuật cho phễu nạp rác công suất 500t/ngày 29 3.3.1 Cổ phễu 29 3.3.2 Xy lanh nén rác hệ thống phễu nạp rác 32 3.3.3 Vị trí tâm lề - Khớp liên kết ty xy lanh van - Ắc xoay 37 3.4 Tính toán tải hệ thống phễu nạp rác 40 3.4.1 Công suất phễu nạp rác 40 3.4.2 Khối lượng rác vị trí phễu 41 3.4.3 Khối lượng nước làm mát 41 3.4.4 Khối lượng phễu nạp rác 42 3.4.5 Những tải khác 42 xvi Báo cáo luận văn HV: Trần Thái Hồ 3.5 Sản Phẩm mơ hình 3D phễu nạp rác 43 3.5.1 Tổng thể 43 3.5.2 Trong phễu 43 3.5.3 Phía trước 44 3.5.4 Phía sau 45 3.6 Bản vẽ chi tiết 45 3.7 Hệ thống thủy lực 46 3.7.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống thủy lực 46 3.7.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống thủy lực 47 3.7.3 Chi tiết số thiết bị hệ thống thuỷ lực 47 4.1 Thiết lập mơ hình tốn 48 4.2 Các thông số vật liệu SS400 51 4.3 Phân tích kiểm nghiệm kết thiết kế 51 4.4 Đánh giá 51 5.1 Kết luận 53 5.2 Kiến nghị 53 Tiếng Việt 54 Tiếng Anh 54 Tiếng Nhật 55 Phụ lục 57 Phụ lục 67 Phụ lục 68 xvii Báo cáo luận văn HV: Trần Thái Hoà DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1: Sơ đồ quy trình cơng nghệ củ nhà máy WTE 16 Hình 2.2: Hệ thống tiếp nhận nạp chất thải 18 Hình 2.3: Hệ thống ghi (vỉ đốt) 19 Hình 2.4: Thanh ghi vỉ đốt chuẩn 20 Hình 2.5: Hệ thống lò đốt nồi 21 Hình 2.6: Quá trình khảo sát bãi rác 22 Hình 3.1: Chi tiết kết cấu đầu kết nối túi nước làm mát ống 27 Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống phễu nạp rác 28 Hình 3.3: Thơng số kích thước cổ phễu nạp rác 30 Hình 3.4: Tải rác tác động cửa van đóng 100% 36 Hình 3.5: Nén rác bên cửa van cổ phễu 36 Hình 3.6: Tải rác tác động cửa van 36 Hình 3.7: Lực đẩy xy lanh lên cửa van đóng 20% 100% 36 Hình 3.8: Vị trí tâm lề - liên kết ty xy lanh van - ắc xoay 37 Hình 3.9: Các vị trí cửa van 38 Hình 3.10: Tổng thể thông số phễu nạp rác 39 Hình 3.11: Minh hoạ tải rác phễu 40 Hình 3.12: Nước làm mát phễu 41 Hình 3.13: Tổng thể 3D phễu 43 Hình 3.14: Tổng thể 3D phễu 43 Hình 3.15: Tổng thể 3D mặt trước phễu 44 Hình 3.16: Tổng thể 3D mặt sau phễu 45 Hình 3.17: Sơ đồ thủy lực cho hệ thống nén rác 46 Hình 3.18: Van điều khiển 4/3 47 Hình 3.19: Van cân áp 47 Hình 3.20: Van điều khiển chiều 47 Hình 4.1: Mơ hình cấu trúc phễu gầu cạp rác 49 xviii Báo cáo luận văn HV: Trần Thái Hồ Hình 4.2: Mơ hình điều kiện biên tải rác tác động phễu 50 Hình 4.3: Phân bố ứng suất với tải P=550000N 52 Hình 4.4: Biến dạng ứng với tải P=550000N 52 DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các công nghệ xử lý rác phổ biến giới .2 Bảng 1.2 Tình hình áp dụng công nghệ WTE giới Bảng 1.3 Tổng quan hoạt động xử lý rác TP- Hồ Chí Minh (tính đến 2017) .6 Bảng 1.4 Kế hoạch Xử lý chất thải TP - Hà Nội dự kiến năm 2030 đến 2050 .7 Bảng 2.1 So sánh cơng nghệ xử lý rác TP – Hà Nội 11 Bảng 2.2 So sánh công nghệ xử lý rác nhiệt 14 Bảng 2.3 So sánh cơng nghệ lị đốt trực tiếp 16 Bảng 2.4 Tính chất vật lý rác sinh hoạt khu vực Hà nội 17 Bảng 2.5 Kết khảo sát chất lượng rác khu vực Hà Nội 18 Bảng 2.6 Yêu cầu đầu đề xuất cho nhà máy WTE Hà Nội 19 Bảng 2.7 Các biện pháp áp dụng xử lý chất thải có nhiệt trị thấp 27 Bảng 3.1 Chi tiết đầu nối nước làm mát .30 Bảng 3.2 Các thông số kích thước chuẩn vỉ đốt (thanh ghi) loại L 32 Bảng 3.3 Các thông số kích thước cổ phễu nạp rác 34 Bảng 3.4 Bảng tính tốn thơng số xy lanh nén rác (được thiết lập từ Excel ) 35 Bảng 3.5 Vị trí ① , ② , ③ cửa van 39 xix Báo cáo luận văn HV: Trần Thái Hồ PHÂN TÍCH MẪU Đo thành phần độ ẩm Thành phần tro 77 Báo cáo luận văn HV: Trần Thái Hoà Đo nhiệt trị 78 Báo cáo luận văn HV: Trần Thái Hoà Đo hàm lượng Nitơ 79 Báo cáo luận văn HV: Trần Thái Hồ Phân tích ngun tố Lưu huỳnh 80 Báo cáo luận văn HV: Trần Thái Hồ Phân tích ngun tố Carbon Hyđrơ Phân tích nguyên tố Clo 81 BÀI BÁO KHOA HỌC 82 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHỄU NẠP RÁC CÔNG SUẤT 500 TẤN/NGÀY TRONG DÂY CHUYỀN XỬ LÝ RÁC SINH HOẠT THÀNH NĂNG LƯỢNG ĐIỆN RESEARCH AND DESIGN A WASTE CHARGING HOPPER SYSTEM WITH A CAPACITY OF 500T / DAY IN THE WASTE TREATMENT LINE TURNING INTO ELECTRIC ENERGY Đỗ Thành Trung1, Trần Thái Hoà1 Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM TÓM TẮT Nghiên cứu thiết kế hệ thống phễu nạp rác với công suất 500t/ ngày dây chuyền xử lý rác sinh hoạt chưa phân loại thành lượng điện Thiết bị phần thiết yếu dây chuyền xử lý rác cơng nghệ WTE Hiện nay, có nhiều phương pháp xử lý rác khác như: Chôn lấp, sinh học…vv, đốt phương pháp phổ biến hiệu để xử lý, chuyển biến chất thải thành lượng hữu ích Bài viết trình bày phần thực nghiệm khảo sát rác thải sinh hoạt khu vực thành phố Hà Nội, làm sở lý thuyết cho việc tính tốn thiết kế phễu Ngồi ra, kết q trình nghiên cứu dựng thành mơ hình 3D phần mềm catia V5R17 Trong thực tế, việc xử lý rác thải sinh hoạt chưa phân loại vấn đề nan giải giới Cụ thể là, hệ thống nạp liệu băng tải kết hơp lò quay, phễu nghiên cứu nhà khoa học Thụy sỹ vào năm 2017 [5] Kết cho thấy, nhiều hạn chế, chưa giải vấn đề nêu cách triệt để, mà nguồn rác phải phân loại trước từ hộ gia đình qua dây chuyền phân loại quy mô tốn Đây vấn đề thực khó khăn đưa cơng nghệ xử lý rác WTE qua nước chậm phát triển phát triển Do đó, cơng trình nghiên cứu xem giải pháp xoá bỏ số giới hạn cơng nghệ WTE, góp phần đem lại mơi trường sống xanh, đẹp cho nhân loại Từ khóa: Phễu nạp rác; WTE: waste to energy; chưa phân loại; Chất thải rắn đô thị ABSTRACT Research and design about a waste charging hopper system with a capacity of 500t / day in the waste treatment line turning into electric energy This equipment is an essential part of Waste-to-energy plant Currently, there are many different waste treatment methods such as landfilling, biological etc, of which burning is the most popular and effective method to treat and convert waste into useful energy This article also presents a part of experiment on MSW in Hanoi city, as a theoretical basis for the calculation and design hopper In addition, the results of the research process are also done the 3D modelling on the catia V5R17 software In fact, the treatment of unsorted domestic waste is still a problem in the world In particular, the feeding system by conveyor with rotary kiln, hopper has been studied by Swiss scientists in 2017 [5] As a result, there are still some limits, which have not yet solved the above problem completely MSW must be classified previously from households or through very large and expensive sorting lines This is a really difficult issue when bringing WTE technology to the underdeveloped countries or the developing countries Therefore, this study is considered as a good solution to remove some limitations of WTE technology, contributing to be a clean and beautiful living environment for mankind Keywords: Waste charging hopper; WTE: waste to energy; unsorted; MSW: Municipal Solid Waste 83 - Kiểm tra độ ẩm GIỚI THIỆU Hiện nay, có nhiều phương pháp cấp rác dây chuyền xử lý rác công nghệ WTE : Nạp rác băng tải, lò quay, phễu gắn cấu rung…vv Bài viết giới thiệu tới độc giả phương pháp nạp rác khác nghiên cứu dựa q trình nén 20% thể tích rác cổ phễu xy lanh thuỷ lực, nhằm tạo khoảng không cho rác lọt xuống trước chuyển vào lò đốt Do đó, phễu nạp rác hồn tồn có khả dùng dây chuyền xử lý rác chưa phân loại Ngồi ra, nguồn rác cổ phễu đóng vai trị thay van ngăn chặn lượng khí độc gốc dioxin NOx, SOx, CO từ lò bay ngồi, có nguy gây hại trực tiếp cho sức khoẻ ô nhiễm môi trường Xét mặt kinh tế, phương pháp tối ưu hoá tối đa mặt xây dựng nhà máy dùng thay cho dây chuyền phân loại rác tốn Hình Đo độ ẩm - Đo nhiệt trị THỰC NGHIỆM TRÊN RÁC 2.1 Cách thức thực Việc lấy mẫu thực cách ngẫu nhiên (Sáng, chiều) kéo dài liên tục thời gian ngày, tổng số mẫu cần khảo sát 24 mẫu Vị trí khảo sát bãi rác lớn khu vực thành phố Hà Nội, bao gồm : Cầu Diễn: mẫu/ngày x ngày = mẫu Nam Sơn: mẫu/ngày x ngày = mẫu Xuân Sơn: mẫu/ngày x ngày = mẫu 2.2 Khảo sát mẫu Hình Đo nhiệt trị 2.3 Tính chất vật lý rác - Lấy mẫu : Hình Kết trình khảo sát tổng kết bảng Tỷ trọng rác khảo sát rác rời rạc chưa bị nén ρ1 = 321.5 kg/ m3 Thực tế, trước gầu cạp chuyển rác lên phễu, rác bị nén từ hầm chứa nên tỷ trọng lúc thay đổi đáng kể, ρ = 650 kg/ m3 giá trị dùng để tính tồn phễu Bảng Tính chất vật lý rác khu vực thành phố Hà Nội Hình Lấy mẫu bãi rác Mùa - Phân loại Bãi rác Cầu Diễn Nam Sơn Khô Xuân Sơn TB Nam Sơn Mưa Xn Sơn TB TRUNG BÌNH Hình Phân loại theo thành phần vật lý rác 84 Độ ẩm VL cháy (%) (%) 60.79 59.01 54.76 58.39 60.96 63.93 61.44 61.31 29.91 30.62 33.63 31.19 29.62 28.46 29.04 30.12 Tro Tỷ trọng Nhiệt trị (%) (kg/m3) (kcal/kg) 9.3 10.37 11.61 10.42 9.42 7.6 8.51 9.46 330 277 280 291 325.3 378.9 352.1 321.5 1293 1174 1315 1239 1163 1081 1122 1181 - Tổng thể tích cổ phễu (một bên cửa van): + V0 = L1*L2*a = 7.847 m3 (6) - Thể tích 80 % V0 (một bên cửa van) + V1 = 0.8*V0 = 6.277 m3 (7) - Chiều cao rác cần nén cổ phễu : + a : 2000 mm (8) - Sơ đồ vị trí tương đối tâm lề - ắc xoay thân xy lanh - khớp liên kết ty xy lanh cửa van thực nén 20% thể tích thiết lập hình TÍNH TỐN THIẾT KẾ PHỄU 3.1 Tiêu chí thiết kế phễu - Đáp ứng yêu cầu công nghệ : Xử lý rác thải sinh hoạt chưa phân loại - Có thể chế tạo dễ dàng máy móc, thiết bị phổ biến - Thuận tiện cho việc vận chuyển lắp đặt nhà máy - Vận hành, bảo trì bảo dưỡng dễ dàng 3.2 Tính tốn Việc tính tốn thiết kế phễu gồm phần : Thể tích phễu đủ đáp ứng nhiên liệu dây chuyền xử lý rác có cơng suất 500 T/ngày Thơng số kích thước cổ phễu vị trí kết nối vỉ đốt có cơng suất Lực nén 20% thể tích rác lực hãm xy lanh cửa van đóng 100% (lúc khởi động lị đốt), cổ phễu, từ chọn xy lanh thủy lực phù hợp Tính tốn kiểm tra bền cho phễu Trong viết này, tác giả giới thiệu tới độc giả phần Vì phần quan trọng việc xử lý rác chưa phân loại 3.2.1 Tính tốn hành trình nén xy lanh [2] + α : Là góc hợp T-U + α’: Là góc hợp U-V’ + α”: Là góc hợp T-V’ + U : Khoảng cách từ ắc xoay xy lanh - tâm lề + T : Khoảng cách từ tâm lề - khớp liên kết + V1’: Khoảng cách từ ắc xoay thân xy lanh- Khi nén 20% thể tích, cửa van xoay góc θ xác định (2), hình - Thể tích rác bị nén 20% cổ phễu : 1 + V2 =V0 -V1 = a*L3 *L = a *tg  θ  *L2 (1) 2  2*  V0 -V1   (2)  θ= arctan    14.6  a *L2  khớp liên kết, vị trí cửa van ○ + V2’ : Khoảng cách từ ắc xoay thân xy lanh2 (nén 20%) khớp liên kết, vị trí cửa van ○ + V3’: Khoảng cách từ ắc xoay thân xy lanh- V0 (đóng 100%) khớp liên kết, vị trí cửa van ○ Lưu ý : Các giá trị V2’ α1, α2’, α2”, α3, α3’, α3” xác định theo định lý Cosin, giá trị thông số xác định công thức: + U1 = U =U3 = (X+V1') +Y (9) V1 V2 Hình Mô tả nén rác bên cửa van cổ phễu - Bề rộng cổ phễu : + L1 : 1300 mm - Bề ngang cổ phễu bên cửa van : + L2 : 3018 mm - Khoảng không tạo nén : + L3 = a*tg(θ) Hình Vị trí tâm lề - liên kết ty xy lanh van - ắc xoay + T1 =T2 =T3 = X +Y (10) + V1’= 538 mm (11) + V2 '= T2 + U 2 -2*T2 *U *Cos(α ) + V3’= 1354 mm (12)  T +U -V '    2*T1*U1  (3) + 1  arccos  (4) + α =α1 +θ 2 (14)  U +V2 -T2  + α ' = arccos   '  2*U *V2  (5) 85 '2 (13) (15) (16) + + + +  T +V2 '2 - U 2  α 2"=arccos   '  2*T2 *V2   T32 +U32 -V3'2  α3 =arccos    2*T3 *U3   U +V3'2 -T3'2  α3'=arccos   '  2*U3 *V3   T +V3'2 -U32  α3"=arccos   '  2*T2 *V3  - Từ bảng (21), hành trình ngắn xy lanh nén 20% thể tích : + STmin= V2’– V1’ = 821 – 538 = 283 mm (24) (17) (18) : - Góc đóng cửa van 100% ứng với vị trí ○ (19) + θmax = α3 – α1 = 67.33o – 23.91o = 43.4o (20) 3.2.2 Tính toán lực đẩy xy lanh thực nén 20% thể tích (tham khảo hình 5, 7, 8) - Thế giá trị vào công thức (9)→(20), ta kết bảng  Các thông số cần thiết tính tốn lực gồm : - Chiều cao phễu: + H = 7192 mm (26) - Góc ma sát phễu : + φ = 40o (27) - Hệ số áp lực rác [1] + k = tan2(45-φ/2) = 0.217 (28) - Khối lượng riêng rác : + ρ = 650 kg/m3 (29) - Áp lực rác gây cửa van : + Pr = k*H*ρ*9.8 = 9941 N/m2 (30) - Moment rác gây làm cửa van xoay quanh tâm Bảng Vị trí tâm lề-khớp liên kết xy lanh -ắc xoay TT Vị trí TBL-KLK-AX T1 mm 1113.83 U1 mm 1310.87 V1' mm 538 T2 mm 1113.83 U2 mm 1310.87 V2' mm 821 T3 mm 1113.83 U3 mm 1310.87 V3' mm 1354 (25) Góc xoay cửa van α1 ° 23.91 α1' ° α1'' ° α2 ° 38.51 α2' ° 57.65 α2'' ° 83.84 α3 ° 67.33 α3' ° 49.38 α3'' ° 63.29 →○ ), : lề, có xu hướng hồi (từ vị trí ○ + Mr = Pr*L1*L2*a/2 = 39003 N.m (31) - Trọng lượng thân cửa van : + W = 1988 kg (32) - Moment trọng lượng thân cửa van gây làm cửa van xoay quanh tâm lề, có xu hướng - Ngồi ra, giá trị thơng số cho trạng thái ,○ ,○ cửa van minh họa cụ ○ thể hình - Kích thước từ ắc xoay xy lanh tới khớp liên kết : cửa van, vị trí cửa van○ + Smin = V1’= 538 mm (21) - Kích thước từ ắc xoay xy lanh tới khớp nối cửa →○ ) hồi (từ vị trí ○ + Mw = W*9.8*a/2*sinθmin = 4911 N.m (33) : van, vị trí cửa van ○ + Smax = V3’= 1354 mm (22) - Hành trình xy lanh chọn : + ST = Smax – Smin = 1354 – 538 = 816 mm (23) Hình Tải rác tác động cửa van - Áp lực nén cần thiết rác dễ cháy có nhiệt trị từ 1100 kcal/kg : + β = 0.063 kg/cm2 [4] (34) - Hệ số an toàn : + ε = 1.5 (35) Hình Các vị trí cửa van 86 - Thay giá trị (34) vào công thức ta kết F : + F = β*g = 0.063*9.8= 0.6174 N/cm2 (36) - Moment cần thiết nén 20% thể tích : + Mf = F*a*L2*ε*a/2= 55899 N.m (37) - Khoảng cách từ tâm lề đến khớp liên kết: + T = T1 = T2 = T3 = 1113.83 mm (38) - Phản lực Fsf tải tác động cửa van chốt khớp liên kết : + Fsf = (Mr+Mw+Mf)/T = 89612 N (39) - Hiệu suất học : + η = 0.9 (40) - Góc θY1 hợp Fsf Fsmin : + θY1 = 90o –  ” = 90o – 83.84o = 6.16o (41) - Lực đẩy cần thiết xy lanh : Fsf + Fsmin  (42) 100147 N  *Cos Y - Theo hệ thống thuỷ lực nhà máy : + Pmin = 12 MPa (43) + Pmax = 14 MPa (44) - Đường kính tối thiểu xy lanh theo tính tốn : + Dmin  Fsmin 103.1 mm (45)  * Pmin - Đường kính xy lanh chọn theo catalogue [3]: + D = 140 mm - Lực đẩy dầu thủy lực đầu piston chọn đường kính xy lanh D=140 mm D2 + Fs   * (46) * Pmin 184726 N + So sánh Fs Fsmin, kết : Fs > Fsmin , nghĩa xy lanh tính tốn chọn đạt u cầu - Áp lực dầu thủy lực cần thiết cho xy lanh để cửa van thực nén 20% thể tích rác (góc 14.6o) * Fsmin P   6.5MPa 1min + (47)  * D2 - Lực đẩy lớn dầu thủy lực đầu piston chọn đường kính xy lanh D=140 (mm)  * D2 + (48) Fsmax  * pmax  215513 N 3.2.3 Tính tốn khả hãm tải xy lanh cửa van đóng 100% (tham khảo hình 7, 9) - Theo (32), khối lượng thân cửa van : + W2 = W = 1988 kg - Từ (4) (8) ta khối lượng áp suất hút :100mmAq = 0.01 kg/cm3 từ lò : + W3 = a*L2*0.01 = 604 kg (53) - Hệ số ma sát phễu : + μ = 0.3 (54)  Do tính chất rác rời rạc nên tải trọng rác phễu xem tải phân bố phác hoạ hình Các lực tải gây gồm có - Phản lực mặt nghiêng phễu, có phương vng với mặt : + N= –P1 = –P* Cos 40o - Lực ma sát rác phễu : (55) + Fms = μ* N = –μ* P* Cos 40o (56) - Tải rác theo phương song song với mặt nghiêng phễu : + P2 = P*Sin40o (57) - Tải rác theo phương thẳng đứng phễu : + P = W1*9.8 = 26000*9.8 = 254800 N (58) - Từ (56), (57) phác họa lực hình Ta có tổng tải rác mặt nghiêng phễu : + F’ = P2 + Fms = P*Sin40o –μ* P*Cos40o = 105225.8 N (59) - Suy tải rác tác động trực tiếp cửa van : +F1 = F’ * Cos φ1 =105039 N (60) - Từ giá trị bảng hình 7, ta tính góc cửa van mở 100% : + θmax = α3 – α1 = 67.33o – 23.91o = 43.4o - Gọi φ1 góc hợp F’và F1 : (61) + φ1 = θmax–40o = 43.4o-40o =3.4o (62) - Từ (32) (61), tải trọng lượng cửa van : + F2 = W2*Sinθmax = 13390 N (63) - Thay (53) vào công thức, ta giá trị tải cửa van áp suất hút từ lò : + F3 = W3*9.8 = 5915 N (64) - Theo thơng tin từ nhà cung cấp, thể tích gầu cạp : + A= 20 m3 (49) - Số gầu cần thiết bịt kín tồn cổ phễu : + n = gầu (50) - Từ (49) (50), suy thể tích rác cần bịt kín cổ phễu cho bên cửa van : n * A 4*20   40 m3 +V (51) 2 - Từ (29) (51), ta có khối lượng rác làm kín cổ phễu cho bên cửa van : + W1 = V* ρ = 26000 kg (52) 87 Hình Tải rác tác động cửa van đóng 100% - Khoảng cách từ ắc xoay xy lanh đến tâm lề (phương đứng), : + Y = 1100 mm (65) - Thế giá trị (60), (63), (64) (65) vào công thức, ta giá trị moment Tm : + Tm = Y*(F1+F2+F3) = 136779 N.m (66) - Từ (38) (66), ta tính lực hãm xy lanh trực tiếp lên chốt khớp liên kết đầu ty xy lanh cửa van : T + Fgf  m 122800 N (67) T - Giá trị góc θY2 hợp Fgf Fgmin (68), xem hình 10 : + θY2 = 90o – α3” = 90o – 63.29o = 26.71o (68) - Chiếu lực Fgf theo phương vng góc tiết diện bên cửa van, ta lực hãm cần thiết xy lanh trường hợp rác chuẩn bị sẵn thể tích V = 40 m3/(1 bên) phễu trước lúc khởi động đốt lị, xem hình 10 Fgf + Fg  (69) 152739 N  *Cos Y I : Ắc xoay thân xy lanh II : Tâm lề III : Khớp liên kết ty xy lanh-cửa van Hình 10 Lực đẩy xy lanh lên cửa van đóng 20% 100% - Tải lớn cho phép ứng với hành trình xy lanh cực đại Smax=1354mm (từ biểu đồ catalogue) : + W’ = 714285N [3] (72) - Tiết diện piston phía nén : D2 + S1   * (73) 153.94 cm2 - Tiết diện piston phía hồi :  D  Dr  + S2   *  (74)   75.4 cm   - Từ (23), (73), suy lượng dầu cần thiết cung cấp cho xy lanh thực đóng cửa van 100% : + Q1 = S1*ST = 12.56 L (75) - Từ (23), (74), suy lượng dầu cần thiết giải phóng khỏi xy lanh hồi (100% →0%) : + Q2 = S2*ST = 6.15 L (76) - Từ (24), (73), suy lượng dầu cần thiết cung cấp cho xy lanh thực nén 20% thể tích (STmin) : + Q3 = S1*STmin = 4.36 L (77) - Từ (24), (74), suy lượng dầu cần thiết giải phóng khỏi xy lanh (20% →0%) khoảng thời gian giây : + Q4 = S2*STmin = 2.13 L (78) - Từ (78), suy lượng dầu cần thiết giải phóng khỏi xy lanh phút : + Q = 30*Q4 = 30 * 2.13 ≈ 64 L / phút (79) - Lưu lượng dầu lớn mở “solenoid block valve” để cửa van hồi (xy lanh hồi về) [3] + Qmax = 21 L / phút (80) - So sánh (79) (80) , ta có Q > Qmax, nghĩa lưu lượng dầu giải phóng khỏi xy lanh hồn tồn có khả mở “solenoid block valve” - Hình dạng xy lanh hình 11 - So sánh Fs (46) Fgmin ta kết : + Fs > Fgmin , nghĩa xy lanh tính tốn chọn đạt u cầu - Áp lực dầu thủy lực cần thiết cho xy lanh hãm tải, cửa van đóng 100% (θmax = 43.4o), xem hình : Smax * Fg + P2min   * D  9.9MPa (70) 3.2.4 Các thông số kỹ thuật xy lanh [3] - Kích thước từ ắc xoay xy lanh tới khớp liên kết cửa van đóng 100% : + Smax = Smin + ST = 1354 mm (22) - Lực đẩy lớn dầu thủy lực đầu piston chọn đường kính xy lanh D=140 (mm)  * D2 Fsmax  * pmax  215513 N + (47) - Đường kính ty nối piston : + Dr = 100mm (71) Hình 11 Xy lanh nén - Model xy lanh chọn [3] : + FF-SE-2TA140AB816CAA-TNJ-3LS 3.3 Hệ thống thủy lực - Sơ đồ hệ thống thủy lực thiết kế hình 12, bao gồm thiết bị sau : + Hệ thống bơm thủy lực + Van điều khiển 4/3 + Van điều khiển chiều 88 + Van tiết lưu + Van cân áp + Xy lanh 3.3.1 Nguyên lý làm việc hệ thống thủy lực - Trạng thái nén 0%→20% thể tích rác ( ) : Dầu thủy lực đẩy từ hệ thống bơm có áp suất 12MPa lưu lượng 64L/phút theo hệ thống ống “32-HO-ST70002” đến xy lanh thông qua van điểu khiển 4/3 Lúc cửa van điều khiển lần lươt trạng thái P→A B→T Nghĩa dầu nạp theo cổng P→A đến đường “25-HO-ST70-11, 12” trước vào xy lanh dầu xả bể chứa qua cổng B→T đường “25-HO-ST70-13, 14” làm xy lanh đẩy cửa van đóng 20% (nén) Để đảm bảo an toàn cho hệ thống cân áp hai xy lanh, van điều khiển chiều, điều khiển tiết lưu cân áp lắp hệ thống Hành trình nén dừng lại ty xy lanh đụng cơng tắc hành trình số - Trạng thái cửa van từ 20%→0% : Lúc van điều khiển 4/3 thay đổi trạng thái P→B A→T Cổng van P→B mở để bơm thủy lực nạp dầu vào xy lanh từ đường “25-HO-ST70-13, 14” xả dầu qua đường “25-HO-ST70-11, 12” , qua cổng A→T van điều khiển trước bể chứa Cửa van cổ phễu hồi tới đụng cơng tắc hành trình số dừng - Tương tự cho trường hợp cửa van cổ phễu đóng 100% ( vị trí số ) CỬA VAN + XY LANH NÉN RÁC 3.4 Mơ hình 3D phễu nạp rác Sau q trình tính toán thiết kế, kết phễu nạp rác mơ tả hình 13 Hình 13 Mơ hình 3D phễu nạp rác Hình 12 Sơ đồ thủy lực cho hệ thống nén rác 89 gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe KẾT LUẬN Nội dung viết nêu cơng thức, phương pháp mơ hình thiết kế cho phễu nạp rác - Tiết kiệm đáng kể không gian nhà máy dây chuyền xử lý rác chưa phân loại Cụ thể thay phải dùng dây chuyền phân loại rác quy mô tốn chức phễu tóm tắt sau : - Ngồi ra, kích thước phễu lớn tác giả tiến hành chế tạo để thẩm tra lại kết thiết kế Tuy nhiên, kết áp dụng cho dự án thực tế - Cung cấp đủ nguồn nhiên liệu từ rác chưa phân loại cho dây chuyền xử lý rác công nghệ WTE - Tự ngăn chặn nguồn khí nóng, khí độc gốc dioxin (NOx, SOx, CO) chuyền ngồi TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Craig Soil Mechanics [2] GKS ブリッジブレーカーホッパーの設計ガイドライン (design guideline for bridge breaker hopper) 1992 [3] Horiuchi Cylinder Full_catalogue 2015-1 [4] Hitz The coefficient of watse for cylinder calculation [5] Dieter Mutz Dirk Hengevoss Christoph Hugi Thomas Gross Waste-to-Energy Options in Municipal Solid Waste Management, 2017 Tác giả chịu trách nhiệm viết: Họ tên: Trần Thái Hòa Điện thoại: 0909303161 Email: hoatran77@gmail.com Xác nhận Bài báo đạt yêu cầu PGS TS Đỗ Thành Trung 90 S K L 0 ... luận văn HV: Trần Thái Hồ TĨM TẮT Nghiên cứu thiết kế hệ thống phễu nạp rác với công suất 500t/ ngày dây chuyền xử lý rác sinh hoạt chưa phân loại thành lượng điện Thiết bị phần thiết yếu dây chuyền. .. [1] Năm Khối lượng Công ty xử lý Công suất rác (tấn/ ngày) chất thải Công nghệ (VND /tấn) (tấn /ngày) Công ty Giá xử lý USD Chôn lấp 5500 TNHH xử (Hoa kỳ) 20.9 Ủ compost (~ 480000) lý chất thải... nghiên cứu - Hệ thống nạp rác nhà máy xử lý rác công nghệ WTE - Rác thải sinh hoạt chưa phân loại - Các tài liệu, báo khoa học có liên quan đến xử lý rác công nghê WTE 1.8 Phương pháp nghiên cứu