Nghiên cứu đề xuất quy trình vận hành công nghệ khí hóa chất thải rắn kết hợp ngược dòng và xuôi dòng

  Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HUỲNH NGỌC ANH TUẤN NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT QUI TRÌNH VẬN HÀNH CƠNG NGHỆ KHÍ HĨA CHẤT THẢI RẮN KẾT HỢP NGƯỢC DỊNG VÀ XI DỊNG Chun ngành: Cơng nghệ Mơi trường LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2010     CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS – NCVCC NGUYỄN QUỐC BÌNH Cán chấm nhận xét 1: TS ĐẶNG VIẾT HÙNG Cán chấm nhận xét 2: TS LÊ HOÀNG NGHIÊM Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 27 tháng năm 2010 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn TS Đặng Viết Hùng TS Lê Hoàng Nghiêm TS Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh TS Nguyễn Quốc Bình Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành   ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày 15 tháng 01 năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Giới tính: Nam ;/ Nữ Nơi sinh: Quảng Ngãi Họ tên học viên: HUỲNH NGỌC ANH TUẤN Ngày, tháng, năm sinh: 01/01/1983 Chuyên ngành: Cơng nghệ mơi trường Khóa (Năm trúng tuyển): 2008 1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT QUI TRÌNH VẬN HÀNH CƠNG NGHỆ KHÍ HĨA CHẤT THẢI RẮN KẾT HỢP NGƯỢC DÒNG VÀ THUẬN DÒNG 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN 1) Nghiên cứu thực nghiệm cơng nghệ khí hóa chất thải thiết bị tầng cố định theo chế độ thuận dịng ngược dịng 2) Phân tích, đề xuất qui trình vận hành cơng nghệ khí hóa phù hợp 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15/01/2010 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/7/2010 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN QUỐC BÌNH Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) TS NGUYỄN QUỐC BÌNH CHỦ NHIỆM BỘ MƠN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký)   LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, trước hết xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới TS Nguyễn Quốc Bình, thầy hướng dẫn trực tiếp Thầy truyền đạt kiến thức quý báu, định hướng động viên tơi suốt q trình thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn ThS Nguyễn Thành Vinh, ThS Trần Hóa Cơ, Chú, Anh, Chị Viện Kỹ thuật Nhiệt Đới Bảo vệ Mơi trường tận tình giúp đỡ khuyến khích thực đề tài Đặc biệt tơi xin cảm ơn tất thầy cô khoa Môi trường – Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM giảng dạy suốt trình học tập trường Chân thành cảm ơn tất thầy cô khoa Môi trường Tài nguyên – Trường ĐH Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh giúp đỡ, tạo điều kiện cho tơi thực luận văn Chân thành cảm ơn tất bạn lớp Cao học Cơng nghệ Mơi trường khóa 2008 Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM nhiệt tình hỗ trợ thực đề tài Do thời gian nghiên cứu kinh phí thực cịn hạn hẹp với kiến thức hạn chế nên chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận ý kiến đóng góp chân thành thầy để luận văn hồn chỉnh Xin chân thành cảm ơn!   TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Luận văn Thạc sĩ tác giả thực với nội dung sau đây: Tổng quan nghiên cứu ngồi nước cơng nghệ khí hóa chất thải thu nhiên liệu Tổng quan lý thuyết q trình khí hóa Trong đó, luận văn tập trung nghiên cứu chất q trình khí hóa yếu tố ảnh hưởng tới q trình khí hóa Tìm hiểu phân tích ưu nhược điểm dạng thiết bị khí hóa Nghiên cứu thực nghiệm cơng nghệ khí hóa chất thải thu nhiên liệu thiết bị tầng cố định nhằm phân tích số ưu nhược điểm chế độ vận hành ngược dịng thuận dịng, đề xuất qui trình vận hành cơng nghệ khí hóa phù hợp Tính tốn thiết kế hệ thống lị khí hóa chất thải sinh khối công suất 330 kg/giờ cho sở xử lý chất thải công ty TNHH Sông Xanh, tỉnh Bà Rịa - Vũng tàu (BR-VT)   MỞ ĐẦU   TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU NỘI DUNG NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI   CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU   1.1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1.2 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Q TRÌNH KHÍ HĨA 1.3 CÁC LOẠI THIẾT BỊ KHÍ HĨA 1.4 CƠNG NGHỆ LÀM SẠCH KHÍ GAS       CHƯƠNG 2.NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CƠNG NGHỆ KHÍ HĨA   2.1 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 2.2 NGUYÊN LIỆU 2.3 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ THÍ NHIỆM 2.4 PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 2.5 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM – THẢO LUẬN 2.6 ĐỀ XUẤT QUI TRÌNH VẬN HÀNH CƠNG NGHỆ KHÍ HĨA KẾT HỢP NGƯỢC DỊNG VÀ XI DỊNG   CHƯƠNG KHÁI TỐN HỆ THỐNG LỊ KHÍ HĨA CHẤT THẢI VÀ SINH KHỐI CÔNG SUẤT 330 KG/GIỜ   3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 3.2 MỤC ĐÍCH 3.3 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 3.4 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ HỆ THỐNG KHÍ HĨA CƠNG SUẤT 330 KG/GIỜ 3.5 BẢNG THỐNG KÊ DANH MỤC THIẾT BỊ ĐIỆN 3.6 BẢNG DỰ TỐN CHI PHÍ 3.7 TÍNH TỐN GIÁ THÀNH     KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ   KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ Bảng PL1.2 Thành phần rác thải CTRSH Thành phần phần trăm khối lượng (%) TT Thành phần Hộ gia đình Trường học Nhà hàng, khách sạn Rác chợ Chất thải hữu dễ phân hủy 44,25÷90,67 53÷69,41 70,04÷75,00 69,57÷93,14 Chất thải khó, khơng phân hủy Giấy 9,33÷55,75 30,59÷47 25,00÷29,96 6,86÷30,43 0,00÷26,55 7,00÷27,78 14,26÷19,41 0,00÷15,94 Carton 0,00÷18,81 0,00 0,00 0,00÷2,90 Nilon 0,00÷25 4,37÷28,00 1,69÷5,17 0,98÷2,63 Nhựa 0,00÷21,05 1,17÷8,00 0,86÷2,30 0,00÷6,14 Cao su 0,00÷4,17 3,00÷7,00 0,00 1,45÷1,96 Thủy tinh 0,00÷19,36 0,00 2,45÷4,22 0,00÷4,35 Sắt 0,00÷8,1 0,00÷1,75 0,86÷2,11 0,00 Thiếc 0,00÷1,53 0,00 0,00 0,00 Đồng, nhơm 0,00 0,00 0,00 0,00÷2,63 10 Bơng băng 0,00÷12,9 0,00 0,00 0,00 11 Vải 0,00÷19,74 0,00 0,00 0,00 12 Da 0,00÷4,17 0,00 0,00 0,00 13 Sành sứ 0,00÷10 0,00÷5,88 2,53÷3,68 0,00 14 Thành phần khác 0,00÷20,27 0,00 0,00 0,00÷4,35 Nguồn: Dự án Phân loại CTRSH thí nghiệm quận 6, năm 2006 Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Môi trường – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 81  PHỤ LỤC THÀNH PHẦN RÁC HỮU CƠ TRƠ DÙNG LÀM NGUN LIỆU KHÍ HĨA Mẫu rác lấy từ nhà máy sản xuất phân vi sinh (nhà máy xử lý rác – Bãi rác Trảng dài – Đồng Nai, nhà máy xử lý rác Tân Thành – BRVT) sau phân tích thành phần tổng qt hỗn hợp chất hữu trơ Bảng PL2.1 Thành phần vật lý chất thải TT M1 Thành Phần M2 M3 M4 M5 TB (%Khối lượng) A Chất hữu trơ 78,6 76,1 65,3 79,3 82,4 76,3 Nhựa 22,8 18,5 7,8 23,5 18,3 18,2 Cao su 7,5 10,4 11,4 9,2 10 9,7 Vải 12,5 6,7 8,2 8,48 Cành cây, gỗ vụn 4,5 6,7 7,1 5,8 6,02 Da 11,4 11,6 9,5 12,5 17,6 12,5 Rác hỗn hợp khác 24,4 16,4 22,5 21,6 22,3 21,4 B Thành phần vô 21,4 23,9 34,7 20,7 17,6 23,7 Bảng PL2.2 Thành phần hóa học chất thải TT Thành phần C H O N S Mẫu 64,5 7,43 27,11 1,15 0,67 Mẫu 64,3 10,09 25,36 1,72 0,69 Mẫu 63,8 8,03 26,22 1,24 0,67 Mẫu 59,75 6,79 27,35 1,34 0,63 Mẫu 63,05 8,01 27,11 1,15 0,69 TB 63,08 8,07 26,63 1,32 0,67 Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Môi trường – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 82  PHỤ LỤC KẾT QUẢ ĐO LƯU LƯỢNG KHÍ GAS, NHIỆT ĐỘ BUỒNG PHẢN ỨNG KHÍ HĨA Bảng PL3.1 Kết tính thể tích khí gas trung bình từ khí hóa chất thải α Nhiệt độ (0C) 0,2 0,3 0,4 TB Thời gian (phút) Lưu lượng Thể tích khí gas (l/s) (m3) 800 28 3,5 2,35 850 21 4,0 2,02 900 19 4,9 2,23 800 26 3,8 2,37 850 18 5,0 2,16 900 17 5,8 2,37 800 22 4,0 2,11 850 19 4,5 2,05 900 17 5,5 2,24 2,21 Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Môi trường – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 83  Bảng PL3.2 Diễn biến nhiệt độ phản ứng theo thời gian điều kiện khí hóa 800oC (30 giây cập nhật lần số liệu) α = 0,2 α = 0,3 α = 0,4 810 787,5 778,5 730,8 708,8 730,8 726,1 691,3 707,1 722,5 735,2 700,7 719,3 758,8 763,4 712,8 777,2 826,2 706,3 806,8 851,5 718,9 817,1 869,3 759,1 821,6 868,8 799,4 829,3 873,8 829,8 841,2 876,2 851,9 848,9 878,5 866,9 859,8 887,3 878,6 872,4 887,8 892,1 860,5 886,5 893,3 884,8 884,4 893,7 882,5 869,8 899,6 896,7 892,2 906,3 901,8 887,3 915,5 872,6 878 923,4 881,7 884,5 926,3 882,5 869,7 883,5 897,4 867,8 866,3 897,1 876,6 842,3 892,2 862,6 835,9 888 851,5 903,6 850,2 844,9 931,7 858,9 840,6 Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Môi trường – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 84  α = 0,2 α = 0,3 α = 0,4 921,2 789,8 837,1 911,5 775,4 838,9 918,5 781,7 779,5 906,7 778,4 772,6 857,7 774,7 768,3 827,5 781,9 737,5 809,3 780,5 726,3 798,7 779,8 726,3 788 777,7 729,2 784,3 776 727,3 785 774,2 736,6 786,6 772,8 737,8 789,5 772,8 751,9 794,9 773,9 736,6 798,1 772,1 727,8 802,6 770,7 723,7 810,9 769,3 717,3 812,3 769,8 TB: 810,47 803,9 744,6 791,8 742,2 782,1 712,1 772,9 709,3 758,9 TB: 807,65 753,5 756,7 756,7 759,1 724,7 TB: 819,81 Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Môi trường – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 85  Bảng PL3.3 Diễn biến nhiệt độ phản ứng theo thời gian điều kiện khí hóa 850oC (30 giây cập nhật lần số liệu) α = 0,2 α = 0,3 α = 0,4 856 858 847 775,8 770,6 766,6 774,4 753,8 864,7 784 761,3 913,8 809,6 764,4 944 820,8 783,1 976,4 820,8 795,6 962,5 833,6 811,2 956,3 894,4 842,2 953,3 928 854,9 942,5 966,4 871,1 944 964,8 897,5 947,1 963,2 921 950,2 966,4 940,7 951,7 960 943,8 954,8 961,6 937,6 1034,3 931,2 954,7 942 939,2 942,2 881,3 924,8 939,1 850,9 924,8 939,1 827,3 926,4 948,5 817,6 916,2 943,8 815,4 914,1 940,7 813,1 912 938,2 811,4 910,4 936,8 808,5 904 935,7 805,1 848 926,5 802,3 864 914,2 800,5 849,6 867,4 797,9 Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Môi trường – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 86  α = 0,2 α = 0,3 α = 0,4 835,2 870,5 796,3 830,4 881,4 795,4 827,2 861,1 793,4 816 800,3 791,1 812,8 803,4 789,4 812,8 801,8 787,7 809,6 790,9 786,5 808 781,6 785,2 804,8 776,9 784,5 796,8 773,8 768 764,4 782,4 761,3 776 750 780,8 TB: 862,95 TB: 858,36 766,4 779,2 752 TB: 856,58   Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Môi trường – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 87  Bảng PL3.4 Diễn biến nhiệt độ phản ứng theo thời gian điều kiện khí hóa 900oC (30 giây cập nhật lần số liệu) α = 0,2 α = 0,3 α = 0,4 903,5 906,8 903 813,6 844 849,2 812,6 856,5 868 785,9 864,9 889 789,8 878,9 918,4 818,7 906,8 959 840,5 929,1 1003,1 861,8 945,8 1010,8 860,5 948,6 1064 857,4 959,8 1043 881,4 972,3 1016,4 900 1005,8 1005,2 921,2 991,8 996,4 951,5 998,8 970,3 969,8 1007,2 967,4 978,3 1001,6 961,8 988,6 1001,1 949,6 997 977,9 938,4 989,4 952,4 926,7 984,8 926,4 915,5 971,9 898,7 904,3 987,7 886,2 892,5 995,4 879,4 881,3 980,8 875,1 884,8 960,6 878,6 886,2 949,8 878,6 880,6 949,2 878,6 877,8 946,3 869,1 870,8 946,5 868,9 882 Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Môi trường – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 88  α = 0,2 α = 0,3 α = 0,4 943 898,4 875 942,3 885,8 879,2 943,9 881,6 872,2 916,1 895,6 875 888 885,8 869,4 897,9 880,2 866,6 877,5 876,1 868 880,4 870,5 865,2 876,3 867,7 866,6 874,7 864,9 861 870,8 863,5 859,6 866,5 860,7 854 855,9 857,9 852,6 850,6 852,3 845,6 852 TB: 907,69 TB: 912,2.2 850 848 TB:904,97 Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Môi trường – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 89  Bảng PL3.4 Diễn biến nhiệt độ phản ứng theo thời gian điều kiện khí hóa 800 1000oC vận hành theo chế độ kết hợp chế độ ngược dòng (30 giây cập nhật lần số liệu) Chế độ kết hợp 806,9 755,2 749,8 745,7 753,5 860,3 852,9 878,7 924,7 970,7 1005,5 1030,7 1047,9 1061,3 1076,7 1078,1 1078,5 1068 1057,9 1017,5 1021,3 1014,5 980 959,2 940 919,2 907,1 890,6 891,4 893,3 896,6 902,7 906,4 911,5 921 922,6 913 899,2 888,1 Chế độ ngược dòng 811,4 720,9 715,5 711,4 707,8 814,6 807,2 821,6 867,5 913,6 948,3 973,6 990,7 1004,1 1019,5 1020,9 1021,4 1028,1 1035,8 1046,3 1055,3 1058,6 1009,7 990,1 962,6 955,3 1032,7 1064,8 1052,8 1041,7 1049,7 1036,2 980 945,7 924,9 912,8 900,6 896,3 897,1 Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Môi trường – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 90  Chế độ kết hợp Chế độ ngược dòng 877,6 861,6 855,4 859,1 859,1 861,8 822,5 TB: 921,64 899 902,3 908,5 912,1 917,3 926,7 928,3 918,7 904,9 893,8 883,3 867,3 861,1 864,8 864,8 867,5 828,2 TB: 926,71 Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Môi trường – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 91  PHỤ LỤC SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU KHÍ HĨA  Bộ phận nạp liệu Th/bị phản ứng T1 Lấy mẫu T2 T4 Lấy mẫu T3 Gic-lơ Th/bị làm nguội Cân Th/bị xử lý Lọc thô Lọc tinh Cyclon Rotameter Bơm Boiler GHI CHÚ: Tốc độ nạp liệu: 2-6 kg/h Tốc độ không khí: theo điều kiện thí nghiệm Bơm Máy nén khí Bể nước Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Môi trường – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 92  Mỏ đốt PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH MINH HỌA Hình PL5.1 Rác thải làm ngun liệu khí hóa Hình PL5.1 Mơ hình khí hóa Luận văn Thạc sĩ Cơng nghệ Mơi trường – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 93  Hình PL5.3 Theo dõi nhiệt độ khí hóa q trình vận hành Hình PL5.4 Lấy mẫu khí gas phân tích Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Môi trường – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 94  Hình PL5.5 Kiểm tra khả cháy khí gas Luận văn Thạc sĩ Cơng nghệ Môi trường – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 95  ... Cơng nghệ mơi trường Khóa (Năm trúng tuyển): 2008 1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT QUI TRÌNH VẬN HÀNH CƠNG NGHỆ KHÍ HĨA CHẤT THẢI RẮN KẾT HỢP NGƯỢC DÒNG VÀ THUẬN DÒNG 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN 1) Nghiên. .. Gas sản xuất 2,500 5,810 2,280 5,299 Nhiên liệu Ghi chú: 1Btu/lbm = 2.324 KJ/kg Đề tài ? ?Nghiên cứu đề xuất qui trình vận hành cơng nghệ khí hóa chất thải rắn kết hợp ngược dòng thuận dòng? ?? thực... đoạn khí hóa chất thải để thu hồi nhiên liệu hướng nghiên cứu mới, chưa có nhiều cơng trình nghiên cứu theo hướng - Trên sở nghiên cứu chất ưu điểm cơng nghệ khí hóa, đề tài đề xuất qui trình vận