Dạng Thiết kế lò đốt chất thải rắn thải rắn y tế chất thải rắn nguy hại cho địa phương I/ Phân tích nhiệm vụ Qua đồ án môn học này, sinh viên nắm cách thiết kế lò đốt ctr theo quy chuẩn, tiêu chuẩn Tương tự dạng Bảng : Thành phần CTR cần đốt % khối lượng % khối lượng (CTR y tế) (CTR cn,sh nguy hại C 50,85 50 H 6,71 10 O 19,15 9,43 N 2,75 S 2,71 0,5 A 1,05 11,6 W 1,5 12,4 Khác 19,04 0,07 Tổng 100 100 (% CytXmyt+%CnhX mng)/ (myt+mnh) Thành phần % khối lượng CTR cần đốt Các khác tính tương tự 2/ Công suất thiết kế 1) Phương án xử lý rác thải phát sinh Lượng rác thải phát sinh đô thị phân loại đem xử lý tuỳ theo thành phần tính chất độc hại loại rác Tổng khối lượng loại rác thải phát sinh giai đoạn từ 2015 đến năm 2035 thống kê chi tiết bảng Lập bảng khối lượng chất thải rắn xử lý theo cơng nghệ Tính cơng suất cần thiết cho đối tượng chất thải rắn đề thời gian 2015-2035 Lập bảng (quy khối lượng chất thải rắn tấn/h) 2/ Lựa chọn lò đốt Tính tốn cơng suất lò đốt Cơng suất lò phải đảm bảo xử lý lượng chất thải biến động tăng năm sau (tới năm 2035) Dữ liệu tính tốn : + Lượng chất thải xử lý (đã thống kê bảng dự báo lượng phát sinh chất thải từ năm 2015 đến năm 2035) + Hệ số ảnh hưởng cơng suất lò giảm thành phần nhựa, nylon chất thải tăng lên, không đồng trị số calo, độ ẩm chất thải … Ngồi cơng st giảm theo thời gian sử dụng lò Để kể đến ảnh hưởng người ta đưa vào hệ số ảnh hưởng công suất Theo kinh nghiệm số hãng sản suất chuyên gia dự án, thường lấy hệ số ảnh hưởng 0.85 Hệ số ảnh hưởng thời gian ngưng lò cho mục đích chăm sóc kỹ thuật lò 0.93, hệ số tương ứng có trang bị hệ thống xử lý khói thải Trong trường hợp khơng có trang bị hệ thống xử lý, hệ số lớn chí lấy b) Lựa chọn lò đốt Tiêu chí lựa chọn cơng nghệ đốt chất thải rắn: Dựa vào tính chất chất thải Những đặc điểm mong muốn đầu sau xử lý oĐộ thoả đáng mặt kĩ thuật phương pháp xử lý thay oXem xét mặt kinh tế tài oXem xét mặt mơi trường oCác khía cạnh lượng oCác khía cạnh vận hành bảo trì Lò đốt CTR nguy hại y tế thường dung nhiên liệu dầu DO,FO chứa lưu huỳnh, có thành phần chất tùy theo loại dầu DO,FO 3/ Thiết kế thành phần lò đốt 3.1 Tính tốn cháy dầu DO Theo Tính Tóan Kỹ Thuật Nhiệt Lò Cơng Nghiệp Tập I, thành phần sử dụng dầu DO: Cd = 86,3% Hd = 10,5% Od = 0,3% Sd = 0,5% Wd = 1,8% Ad = 0,3% Nd = 0,3% Nhiệt trị thấp dầu xác định theo công thức D.I.Mendeleev: Qtd = 339Cd + 1256Hd – 108,8(Od – Sd) – 25,1(Wd + 9Hd) (KJ/Kg) (5 -1) Cd,Hd,Od,Sd,Wd,Hd - % khối lượng thành phần dầu DO *Tính lượng khơng khí cần thiết để đốt 100 kg dầu DO Giả thiết: thành phần khơng khí có O2 N2, thành phần khác khơng đáng kể Khi tính cháy nhiên liệu quy ước: Khối lượng nguyên tử khí lấy theo số nguyên gần Mỗi Kmol phân tử khí tích 22,4 m3 Khơng tính phân hóa nhiệt tro Thể tích khơng khí sản phẩm cháy qui ĐK chuẩn: 0oC, 760 mmHg Bảng 6: Thành phần nhiên liệu dầu DO theo lượng mol Thành phần nhiên liệu Hàm lượng (Kg/100 Kg nhiên liệu) C 86,3 H 10,5 O 0,3 N 0,3 S 0,5 A 0,3 W 1,8 Tổng 100 Phân tử lượng (g) Lượng mol (Kmol) Các phản ứng cháy xảy đốt dầu DO: C + O2 = CO2 N2 = N H + 1/2O2 = H2O S + O2 = SO2 H2O = H2O Bảng 7: Thành phần lượng sản phẩm cháy đốt 100 kg dầu DO Thành phần Tổng cộng n.m3 Kmol % 3.2 Tính tốn cháy rác Xác định nhiệt trị rác Nhiệt trị rác tính theo Medeleev: Qtr = 339C + 1256H – 108,8(O- S) – 25,1(W + 9H) C,H,O,S,W,H - % khối lượng thành phần CTR cần đốt (theo bảng 5, ý CTR cần đốt: CTR y tế +CTR nguy hại) Xác định lượng khơng khí cần thiết đốt cháy 100 kg rác y tế/rac cong nghiep Giả thiết thành phần khơng khí có oxi nitơ, thành phần khác khơng đáng kể Khi tính cháy rác quy ước: Khối lượng nguyên tử khí lấy theo số nguyên gần Mỗi Kmol phân tử khí tích 22,4 m3 Khơng tính phân hóa nhiệt tro Thể tích khơng khí sản phẩm cháy qui đk chuẩn: 0oC, 760 mmHg Bảng : Thành phần rác y tế chuyển thành lượng mol Thành phần % khối lượng Khối lượng (kg) Khối lượng phân tử (g) Lượng mol (kmol) Các phản ứng đốt cháy: C + O2 = CO2 H2 + ½ O = H O S + O2 = SO2 Ca + ½ O2 = CaO 2P + 5/2 O2 = P2O5 H2 + Cl2 = 2HCl N2 = N H2O = H2O Xác định lượng thành phần sản phẩm cháy: cung cấp đủ khơng khí để rác đốt cháy hoàn toàn Bảng 9: Thành phần lượng sản phẩm cháy đốt 100 kg rác Thành phần Lượng sản phẩm Kmol n.m3 % thể tích 3.3 Tính cân nhiệt lượng nhiên liệu tiêu hao Đánh giá chất lượng làm việc thiết bị qua việc xác định tham số Xác định lượng nhiên liệu tiêu hao Tính cân nhiệt a) Nhiệt thu: Nhiệt cháy dầu DO: Q1 = Bd x Qtd (W) Trong đó: Bd : lượng nhiên liệu tiêu hao (kg/s) Qtd : nhiệt trị thấp dầu DO((J/kg)) Nhiệt cháy rác: Q2 = Br x Qtr (W) Br :lượng rác đốt lò (kg/s) Qtr nhiệt trị thấp rác (J/kg) b) Nhiệt chi: Nhiệt lượng để đốt cháy rác: Do thành phần CTR cần đốt phức tạp nên nhiệt lượng cung cấp để cháy rác xác định thực nghiệm chấp nhận rác cháy 800oC Theo Hazadous Wastc incineration có nhiệt lượng cần để đốt cháy kg rác y tế: Q cr = 22,44.106 J/kg Nhiệt lượng cần thiết để đốt rác 800oC: Q3 = Br x Qcr (W) Nhiệt lượng sản phẩm cháy đốt kg dầu DO: Sản phẩm cháy đốt dầu DO gồm: CO2,H2O,O2,N2,SO2 Tại buồng sơ cấp, rác cháy 800oC: Q4 = v x Bd x Ck x tk0 (W) (5 -13) v = 13,1774 (n.m3): lượng sản phẩm cháy đốt kg dầu DO(Tính Tóan Kỹ Thuật Nhiệt Lò Cơng Nghiệp Tập I) Bd: lượng dầu Do tiêu hao (kg/s) ik = Ck.tk: hàm nhiệt trung bình sản phẩm cháy nhiệt độ khỏi buồng sơ cấp iCOi ' CO2 1718,95 0,12225 1718,95 210,14 i H i 2O H O 1328,11 0,08924 1328,11 118,52 iOi O2 1162,32 0,03332 1162,32 38,73 i N i N 1094,65 0,75492 1094,65 826,37 i SO2 SO2 1745,1 0,00026 1745,1 0,454 i 1194,214(kJ / m ) i k Q4 = 13,1774 x 1194,214.103 x Bd= 15736635,56 Bd (W) Nhiệt lượng dẫn nhiệt qua nóc, tường, đáy lò, khe hở… Nhiệt lượng phụ thuộc vào thể tích, vật liệu xây lò…Thường chiếm 10% nhiên liệu tiêu hao lò Nhiệt lượng cháy khơng hồn tồn: Khi đốt cháy rác 800oC lượng sản phẩm cháy khỏi lò chứa khoảng 2% CO 0,5%H2 chưa kịp cháy Q6 = P x Br x vr x 12,14.103 (W) Nhiệt trị hỗn hợp 12,14 kJ/n.m3 Gọi P phần sản phẩm chưa cháy ( P = 0,005 – 0,03) vr = 7,4552 (m3) : lượng sản phẩm cháy đốt kg rác Xác định lượng nhiên liệu tiêu hao Lượng nhiên liệu tiêu hao xác định dựa vào cân nhiệt thu nhiệt chi: Qthu = Qchi Q1 + Q2 = Q3 + Q4 + Q5 +Q6 → Bd Xác định kích thước lò đốt Kích thước lò xác định gồm: tính thể tích buồng đốt diện tích mặt ghi 4.1 Xác định kích thước buồng đốt sơ cấp Thể tích buồng xác định theo cơng thức V Qtd Bd Qtr G (m ) q Qtd = nhiệt trị thấp dầu Qtr = nhiệt trị thấp rác Bd = lượng dầu tiêu hao q = 581.103: mật độ nhiệt thể tích buồng đốt từ bảng 3-4/94 Tính Tốn Kỹ Thuật Nhiệt Lò Công Nghiệp T1: q = (290 – 581).103 (W/m3) Xác định diện tích bề mặt ghi lò Diện tích bề mặt ghi phụ thuộc vào lượng nhiên liệu B đốt đơn vị thời gian cường độ cháy ghi R, diện tích bề mặt ghi lò F: F Trong đó: B (m2 ) R B : lượng nhiên liệu chuẩn sử dụng (kg/h) R = 100 kg/m2: cường độ cháy ghi theo bảng 3-5/95 Tính Tốn Kỹ Nhiệt Lò Cơng Nghiệp T1 Thuật kg rác = 0,9359 kg nhiên liệu tiêu chuẩn Diện tích mắt gió ghi lấy 40% tổng diện tích ghi, diện tích ghi: Nếu thiết kế ghi hình vng cạnh ghi: a F Diện tích đáy lò: Hệ số chênh lệch diện tích mặt ghi đáy lò đốt từ 0,65 – 0,7 ->Smd Xác định kích thước buồng đốt lý thuyết V = L x B x H(m2) Trên thực tế thể tích buồng đốt sơ cấp phải tính đến phần khơng gian mà CTR chiếm chỗ, hệ số ảnh hưởng công suất, hệ số ảnh hưởng thời gian Thể tích chất thải rắn chiếm chỗ: Vcc=Gctr/(nρct) Gctr – khối lượng CTR nạp (kg) n - số lần nạp ctr ρct – trọng lượng riêng CTR 240kg/m3(theo Hồng Kim Cơ – Ơ nhiễm khơng khí xử lý khói bụi) hệ số ảnh hưởng công suất từ 0.8-0.9 hệ số ảnh hưởng thời gian từ 0.9 – 0.95 Tính V thực buồng sơ cấp 4.2 Xác định kích thước buồng đốt thứ cấp Thể tích buồng đốt thứ cấp Vlt= t.q t- thời gian lưu khí (s) q – lưu lượng dòng khí(m3/s) Thể tích thực buồng đốt thứ cấp: Tương tự thể tích buồng đốt sơ cấp, thể tích thực buồng đốt thứ cấp phải tính đến ảnh hưởng cơng suất hệ số thời gian Chiều cao buồng đốt thứ cấp: Htc = Vtt/Smd Xác định thành phần, lưu lượng khí vào buồng thứ cấp Bảng 10: Thành phần lưu lượng dòng vào buồng đốt thứ cấp Thành phần Từ đốt dầu DO (Kmol/s) Tổng cộng Từ đốt rác (Kmol/s) Kmol/s n.m3/s % Thành phần lưu lượng khí thải khỏi lò đốt Khí thải khỏi lò đốt gồm: Sản phẩm cháy đốt rác buồng đốt sơ cấp Sản phẩm cháy đốt dầu DO buồng đốt sơ cấp Sản phẩm cháy đốt dầu DO buồng đốt thứ cấp Lượng nhiên liệu tiêu hao: B = 0,00344 (kg/s) = 12,384 (kg/h) Theo bảng 11, xác định thành phần lưu lượng sản phẩm cháy đốt dầu DO buồng thứ cấp Bảng 11: Thành phần lưu lượng sản phẩm cháy đốt dầu buồng thứ cấp Thành phần Kmol/s n.m3 % thể tích CO2 H2 O SO2 O2 N2 Tổng Từ bảng 10 11 ta xác định thành phần lưu lượng khí thải khỏi lò trình bày bảng 12: Bảng 12: Thành phần lưu lượng khí thải khỏi lò đốt Thành phần Từ buồng sơ cấp (Kmol/s) Từ buồng thứ cấp (Kmol/s) Tổng cộng Kmol/s n.m3 % thể tích Xử lý khói thải lò đốt 6.1 Xác định lưu lượng, thành phần chất khói thải: từ bảng 12 so sánh với quy chuẩn 05/2009 QCVN 30-2010 (Về chất lượng khơng khí xung quanh) 6.2 Lựa chọn phương pháp xử lý thiết kế (sử dụng kiến thức đồ án TKKSONK) Thiết bị xử lý khí ống khói V/ Kết luận kiến nghị Yêu cầu vẽ vẽ A1: 01: mặt xưởng đốt 01: vẽ số chi tiết lò đốt (3 chi tiết) ... vận hành bảo trì Lò đốt CTR nguy hại y tế thường dung nhiên liệu dầu DO,FO chứa lưu huỳnh, có thành phần chất t y theo loại dầu DO,FO 3/ Thiết kế thành phần lò đốt 3.1 Tính tốn ch y dầu DO Theo... CTR y tế +CTR nguy hại) Xác định lượng không khí cần thiết đốt ch y 100 kg rác y tế/ rac cong nghiep Giả thiết thành phần khơng khí có oxi nitơ, thành phần khác khơng đáng kể Khi tính ch y rác... dòng vào buồng đốt thứ cấp Thành phần Từ đốt dầu DO (Kmol/s) Tổng cộng Từ đốt rác (Kmol/s) Kmol/s n.m3/s % Thành phần lưu lượng khí thải khỏi lò đốt Khí thải khỏi lò đốt gồm: Sản phẩm ch y đốt