Tính toán thiết kế chế tạo và xây dựng quy trình vận hành lò thử nghiệm đốt rác thải sinh hoạt, không sử dụng năng lượng bên ngoài với năng suất 500kg h

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐÀM THỊ LAN TÍNH TỐN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH VẬN HÀNH LỊ THỬ NGHIỆM ĐỐT RÁC THẢI SINH HOẠT, KHÔNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG BÊN NGOÀI VỚI NĂNG SUẤT 500 kg/h Chuyên ngành : KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Trần Gia Mỹ Hà Nội – Năm 2013 MỤC LỤC Mục Nội dung Trang LỜI CẢM ƠN iii LỜI CAM ĐOAN iv DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ viii LỜI MỞ ĐẦU x CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XỬ LÝ RÁC THẢI RẮN TẠI VIỆT NAM HIỆN NAY 1.1 Thực trạng chất thải rắn Việt Nam 1.2 Các phương pháp xử lý chất thải rắn phổ biến 1.2.1 Phân loại xử lý học 1.2.2 Công nghệ thiêu đốt 1.2.3 Công nghệ xử lý hóa - lý 1.2.4 Cơng nghệ chôn lấp hợp vệ sinh 10 1.3 Xử lý chất thải rắn phương pháp đốt 11 1.3.1 Xử lý rác thải phương pháp đốt 11 1.3.2 Nhiệm vụ đề tài 21 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHÁY 22 2.1 Cơ sở lý thuyết trình cháy nhiên liệu rắn 22 2.2 Phân tích q trình cháy chất thải lị đốt 24 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ LỊ ĐỐT CHẤT THẢI RẮN CƠNG SUẤT 500 kg/h 28 3.1 Thành phần chất thải điều kiện tính tốn 28 3.2 Tính tốn thiết kế lị đốt 29 i 3.2.1 Tính cháy chất thải 29 3.2.2 Tính cân vật chất 33 3.2.3 Tính tốn thiết kế buồng đốt sơ cấp thứ cấp 34 3.2.4 Thể xây tính cân nhiệt 38 3.2.5 Xử lý khí thải lị 54 CHƯƠNG CẤU TRÚC VÀ VẬN HÀNH THỬ NGHIỆM LÒ 61 4.1 Cấu trúc 61 4.2 Vận hành lò 68 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75 5.1 Kết luận 75 5.2 Kiến nghị 76 5.3 Đề xuất mơ hình khu xử lý chất thải rắn 76 5.3.1 Vùng xử lý chất thải sơ 77 5.3.2 Vùng đốt chất thải rắn 78 5.3.3 Cơ sở hạ tầng địa điểm thực dự án 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 PHỤ LỤC 86 ii LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo, PGS.TS Trần Gia Mỹ, người trực tiếp hướng dẫn em Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Công ty TNHH MTV Đức Minh tạo điều kiện cho em nhiều mặt Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy, Cô bạn bè, đồng nghiệp Viện KH&CN Nhiệt – Lạnh, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện KH&KT Môi Trường, trường Đại học Xây dựng giúp đỡ em q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn! iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tơi tự nghiên cứu, tính tốn, thiết kế hướng dẫn thầy giáo, PGS.TS Trần Gia Mỹ Để hồn thành luận văn này, tơi sử dụng tài liệu ghi mục tài liệu tham khảo, ngồi khơng sử dụng tài liệu khác mà không ghi Nếu sai, xin chịu hình thức kỷ luật theo quy định Học viên thực Đàm Thị Lan iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Nội dung Ký hiệu Nội dung F Diện tích tường L Lưu lượng thể tích khơng khí S Diện tích mặt ghi buồng đốt C Nhiệt dung riêng α Hệ số tỏa nhiệt đối lưu D Chiều dài Q Nhiệt lượng R Chiều rộng  Hệ số dẫn nhiệt H Chiều cao  Chiều dày lớp vật liệu V Thể tích buồng đốt t Nhiệt độ  Sai số phép tính r Nhiệt ẩn hóa nước n Hệ số khơng khí thừa d Độ chứa khơng khí  Khối lượng riêng  Thời gian lưu khói buồng đốt SPC Sản phẩm cháy q Nhiệt thể tích lị cơng nghiệp CTR Chất thải rắn G khối lượng GDP Tổng sản phẩm quốc nội TN&MT Tài nguyên môi trường BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường CTNH Chất thải nguy hại CTRCN Chất thải rắn công nghiệp v DANH MỤC BẢNG Bảng Nội dung Trang Bảng 1-1 Lượng chất thải phát sinh năm 2003 năm 2008 Bảng 1-2 Khối lượng CTR công nghiệp phát sinh số tỉnh năm 2009 Bảng 1-3 Khối lượng CTR y tế phát sinh số địa phương năm 2009 Bảng 3-1 Thành phần hóa học chất thải rắn theo khối lượng rác khô (lấy mẫu 100 kg rác ẩm) 28 Bảng 3-2 Thành phần hóa học rác thải sinh hoạt 29 Bảng 3-3 Tính tốn cháy rác thải lị (Bảng tính 100 kg rác thải) 31 Bảng 3-4 Thể tích sản phẩm cháy n = 32 Bảng 3-5 Thể tích sản phẩm cháy n = 1,2 33 Bảng 3-6 Cân khối lượng (tính n = 1,2) 34 Bảng 3-7 Các kích thước nội hình sơ buồng đốt 38 Bảng 3-8 Vật liệu chiều dày lớp thể xây lị 39 Bảng 3-9 Kích thước ngoại hình lị 39 Bảng 3-10 Nhiệt dung riêng khói thải 42 Bảng 3-11 Thể tích sản phẩm cháy n = 1,2 43 Bảng 3-12 Kết tính tốn tổn thất nhiệt qua tường bao 47 Bảng 3-13 Kết tính tốn tổn thất nhiệt qua lị 48 Bảng 3-14 Tổng tổn thất nhiệt qua thể xây 49 Bảng 3-15 Cân nhiệt lò đốt chất thải 51 Bảng 3-16 Đương lượng độc hại số đồng phân Dioxin Furan tiêu biểu 57 Bảng 3-17 Điều kiện phát sinh dioxin furan lò đốt chất thải 58 vi Bảng 4-1 Thông số kinh tế, kỹ thuật lò đốt 67 Bảng 4-2 Vị trí điểm đo, lấy mẫu 71 Bảng 4-3 Kết phân tích mẫu khí thải miệng ống khói lị đốt rác 72 Bảng 4-4 Kết phân tích mẫu khí thải cửa cấp lị đốt rác 73 Bảng 4-5 Kết phân tích mẫu khí thải xung quanh, trước sau hướng gió lị đốt rác 74 vii DANH MỤC HÌNH Mục Nội dung Trang Hình 1-1 Ơ nhiễm mơi trường rác thải ngày gia tăng Hình 1-2 Biểu đồ trạng phát sinh CTR vùng kinh tế nước ta dự báo tình hình thời gian tới Hình 1-3 Thành phần CTR toàn quốc năm 2008 xu hướng thay đổi thời gian tới Hình 1-4 CTR công nghiệp năm 2008 vùng kinh tế Hình 1-5 CTR y tế gia tăng số địa phương giai đoạn 2005-2009 Hình 1-6 Phương pháp ủ, xử lý rác thải Hình 1-7 Hệ thống Lò đốt rác thải loại ghi tĩnh, kết hợp sinh phát điện 12 Hình 1-8 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lò đốt rác kiểu thùng quay 13 Hình 1-9 Lị đốt rác kiểu tầng sơi 14 Hình 1-10 Lị đốt rác cơng nghệ plasma 16 Hình 1-11 Lị đốt chất thải nguy hại CEETIA-CN150 17 Hình 1-12 Lị đốt rác thải y tế VHI-18B 18 Hình 1-13 Nhà máy xử lý rác Sơn Tây – Cơng nghệ Envic 19 Hình 1-14 Lị đốt rác Chuwastar – cơng nghệ Nhật 20 Hình 3-1 Sơ đồ cân vật chất trình cháy buồng đốt 33 Hình 3-2 Đường khói buồng đốt thứ cấp tạo hình anpha 37 Hình 3-3 Các lớp tường lò phân bố nhiệt độ qua vách 45 Hình 3-4 Cấu trúc 2,3,7,8 – TCDD 58 Cơ chế điều kiện hình thành Dioxin/Furan Hình 3-5 Quan hệ Dioxin nhiệt độ tro bay [9] Phương pháp giảm phát thải dioxin lò đốt chất thải viii 59 rắn Hình 4-1 Mặt cắt dọc cấu trúc bên lò đốt 62 Hình 4-2 Các góc nhìn tổng thể lị đốt đốt: nhìn từ trước, sau 62 Hình 4-3 Tổng thể lị đốt chất thải cơng nghệ BD-Anpha 63 Hình 4-4 Buồng lưu khói xử lý khói thải 65 - Bộ phận làm lạnh khói (thiết bị làm lạnh khói thải) Hình 4-5 Thiết bị làm lạnh khói 66 Hình 4-6 Bộ phận điều áp tách bụi 67 Hình 5-1 Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ 76 Hình 5-2 Khu xử lý chất thải quy mơ nhỏ 79 Hình 5-3 Sơ đồ minh họa kết cấu sân phi 80 ix STT Tên Thiết bị trường đh bkhn viện đào tạo sau đại học Số lượng viện kh&cn nhiệt lạnh Đặc tính kỹ thuật ht: bv: Tû lƯ: 1/1 B¶n vÏ sè: 03 Sè b¶n vÏ: 09 luận văn tôt nghiệp cao học tính toán thiết kế, chế tạo xây dựng quy trình vận hành thử nghiệm lò đốt rác thải sinh hoạt, không sử dụng kg/h Đàm Thị Lan lò đốt kết cấu mặt sau lượng bên với suất 500 HVTH PGS.TS TrÇn Gia Mü GVHDXD GVHD STT Tên Thiết bị trường đh bkhn viện đào tạo sau đại học Số lượng viện kh&cn nhiệt lạnh Đặc tính kü tht ht: bv: Tû lƯ: 1/1 B¶n vÏ sè: 04 Số vẽ: 09 luận văn tôt nghiệp cao học tính toán thiết kế, chế tạo xây dựng quy trình vận hành thử nghiệm lò đốt rác thải sinh hoạt, không sử dụng kg/h Đàm Thị Lan lò đốt cạnh bên lượng bên với suÊt 500 HVTH PGS.TS TrÇn Gia Mü GVHDXD GVHD STT Tên Thiết bị trường đh bkhn viện đào tạo sau đại học Số lượng viện kh&cn nhiệt lạnh Đặc tính kỹ thuật ht: bv: Tỷ lệ: 1/1 Bản vẽ số: 05 Số vẽ: 09 luận văn tôt nghiệp cao học tính toán thiết kế, chế tạo xây dựng quy trình vận hành thử nghiệm lò đốt rác thải sinh hoạt, không sử dụng kg/h Đàm Thị Lan lò đốt mặt cắt dọc lượng bên với suất 500 HVTH PGS.TS Trần Gia Mỹ GVHDXD GVHD STT Tên Thiết bị trường đh bkhn viện đào tạo sau đại học Số lượng viện kh&cn nhiệt lạnh Đặc tính kỹ thuật ht: bv: Tỷ lƯ: 1/1 B¶n vÏ sè: 06 Sè b¶n vÏ: 09 luận văn tôt nghiệp cao học tính toán thiết kế, chế tạo xây dựng quy trình vận hành thử nghiệm lò đốt rác thải sinh hoạt, không sử dụng kg/h Đàm Thị Lan buồng lưu khí lượng bên với suất 500 HVTH PGS.TS Trần Gia Mỹ GVHDXD GVHD STT Tên Thiết bị trường đh bkhn viện đào tạo sau đại học Số lượng viện kh&cn nhiệt lạnh Đặc tính kỹ thuật ht: bv: Tỷ lƯ: 1/1 B¶n vÏ sè: 07 Sè b¶n vÏ: 09 luận văn tôt nghiệp cao học tính toán thiết kế, chế tạo xây dựng quy trình vận hành thử nghiệm lò đốt rác thải sinh hoạt, không sử dụng kg/h Đàm Thị Lan thiết bị làm lạnh khói lượng bên với suất 500 HVTH PGS.TS Trần Gia Mỹ GVHDXD GVHD STT Tên Thiết bị trường đh bkhn viện đào tạo sau đại học Số lượng viện kh&cn nhiệt lạnh Đặc tính kỹ thuật ht: bv: Tû lƯ: 1/1 B¶n vÏ sè: 08 Sè b¶n vẽ: 09 luận văn tôt nghiệp cao học tính toán thiết kế, chế tạo xây dựng quy trình vận hành thử nghiệm lò đốt rác thải sinh hoạt, không sử dụng kg/h Đàm Thị Lan điều tiết áp lực lò thiết bị tách bụi lượng bên với suất 500 HVTH PGS.TS Trần Gia Mỹ GVHDXD GVHD STT Tên Thiết bị trường đh bkhn viện đào tạo sau đại học Số lượng viện kh&cn nhiệt lạnh Đặc tính kỹ thuật ht: bv: Tỷ lệ: 1/1 Bản vẽ số: 09 Số vẽ: 09 luận văn tôt nghiệp cao học tính toán thiết kế, chế tạo xây dựng quy trình vận hành thử nghiệm lò đốt rác thải sinh hoạt, không sử dụng kg/h Đàm Thị Lan ống khói lò lượng bên với suất 500 HVTH PGS.TS Trần Gia Mỹ GVHDXD GVHD PHẦN MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO, VẬN HÀNH LỊ ĐỐT THỬ NGHIỆM Hình Khung lị Hình Xây đáy lị Hình Xây buồng đốt thứ cấp Hình Vị trí khoang buồng đốt sơ cấp Hình Vị trí buồng đốt sơ cấp Hình Vị trí buồng đốt sơ cấp Hình Cuốn vịm Hình Xây tường buồng lị Hình Cuốn vịm sơ cấp Hình 10 Buồng thứ cấp Hình 11 Cuốn vịm thứ cấp Hình 12 Nóc lị Hình 13 Nội hình lị Hình 14 Q trình cháy buồng sơ cấp Hình 15 Đốt thử nghiệm Hình 16 Tủ điện hiển thị nhiệt độ buồng đốt – lò thử nghiệm 02 - Nhiệt độ buồng đốt sơ cấp: tsc = 8800C - Nhiệt độ buồng đốt thứ cấp: ttc = 10180C ... thôn, em chọn đề tài : ? ?Tính tốn, thiết kế, chế tạo xây dựng quy trình vận h? ?nh lị thử nghiệm đốt rác thải sinh hoạt, khơng sử dụng lượng bên ngồi với suất 500 kg /h. ” Để thực đề tài em cần hoàn... hoàn thành nhiệm vụ sau đây: - Giới thiệu sở lý thuyết cháy chất thải - Tính tốn, thiết kế lị đốt rác thải sinh hoạt cơng suất 500kg/ h - Chế tạo thử nghiệm lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất. .. phát triển mạnh mẽ phóng thích lượng lớn rác thải vào môi trường, đặc biệt chất thải rắn chất thải sinh hoạt, chất thải công nghiệp, chất thải nông nghiệp, chất thải xây dựng chất thải nguy h? ??i