Khảo sát thiết kế và mô phỏng lò đốt rác thải rắn sinh hoạt năng suất 1000kh h sử dụng công nghệ vòi phun tia

Trong chương trình đào tạo Kỹ sư ngành Kỹ thuật cơ khí thì đồ án tốt nghiệp là không thể thiếu là điều kiện tất yếu rất quan trọng mà mọi sinh viên cần phải hoàn thành để hiểu biết một cách chặt chẽ và nắm vững sâu về ô tô Trong quá trình học tập tích lũy kiến thức việc bắt tay vào tìm hiểu một hệ thống trên xe hay tổng thể xe là việc quan trọng Điều này củng cố kiến thức đã học thể hiện sự am hiểu về kiến thức cơ bản và cũng là sự vận dụng lý thuyết vào thực tế sao cho hợp lý Nghĩa là lúc này sinh viên đã được làm việc của một cán bộ kỹ thuật Trong đồ án tốt nghiệp lần này chúng em chọn và thực hiện đề tài Khảo sát thiết kế và mô phỏng lò đốt rác thải rắn sinh hoạt năng suất 1000kg h sử dụng công nghệ vòi phun tia

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ VÀ MƠ PHỎNG LỊ ĐỐT RÁC THẢI RẮN SINH HOẠT NĂNG SUẤT 1000KH/H SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ VÒI PHUN TIA Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS LÊ MINH ĐỨC NGUYỄN ĐÌNH SA HỒ MINH TÍNH VÕ VĂN TRỰC Đà Nẵng, 2020 TĨM TẮT Tên đề tài: Khảo sát, thiết kế mơ lị đốt rác thải rắn sinh hoạt suất 1000kh/h sử dụng cơng nghệ vịi phun tia Sinh viên thực hiện: Võ Văn Trực Mã số sinh viên: 103150091 Hồ Minh Tính 103150089 Nguyễn Đình Sa 103150073 Lớp: 15C4A Đồ án tốt nghiệp gồm: ➢ Nội dung thuyết minh gồm chương: Chương 1: Khảo sát tổng quan lò đốt rác thải rắn sinh hoạt Chương 2: Thiết kế lò đốt rác thải rắn sinh hoạt Chương 3: Mô số vòi phun tia lò đốt rác thải rắn sinh hoạt Chương 4: Kết bình luận Chương 5: Kết luận hướng phát triển ➢ 33 bản vẽ bao gồm: - Bản vẽ thiết kế lò đốt rác - Bản vẽ kết cấu vòi phun - Bản vẽ kết cấu Cyclone - Bản vẽ kết cấu tháp hấp thụ - Bản vẽ sơ đồ thiết kế hệ thống xử lý khí thải - 28 vẽ kết mơ vịi phun tia ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Võ Văn Trực Lớp: 15C4A Mã số sinh viên: 103150091 Hồ Minh Tính 103150089 Nguyễn Đình Sa 103150073 Khoa: Cơ khí giao thơng Ngành: Kỹ thuật khí Tên đề tài đồ án: Khảo sát, thiết kế mơ lị đốt rác thải rắn sinh hoạt suất 1000kh/h sử dụng cơng nghệ vịi phun tia Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: - Năng suất :1000kg/h Sử dụng vòi phun tia Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Chương Khảo sát tổng quan lò đốt rác thải rắn sinh hoạt Phân loại, ưu nhược điểm loại lò đốt Cấu tạo, chức năng, suất loại lò đốt rác Phương án thiết kế lò đốt rác thải rắn sinh hoạt Chương Thiết kế lò đốt rác thải rắn sinh hoạt Khảo sát nhu cầu đốt rác Quy chuẩn thiết kế lò đốt rác thải sinh hoạt Phương án thiết kế cụ thể Chương Mơ số vịi phun tia lị đốt rác thải rắn sinh hoạt Cơng cụ mơ số Ansys Fluent Mơ hình hóa vòi phun tia lò đốt rác thải rắn sinh hoạt 2.1 Thiết lập thông số đầu vào 2.2 Các thơng số tính tốn 2.3 Quy trình thực mơ Chương Kết bình luận Trường vận tốc phân bố lò đốt rác Trường áp suất phân bố lò đốt rác Chương Kết luận hướng phát triển Kết luận Hướng phát triển Các vẽ, đồ thị STT Số lượng/Loại Nội dung vẽ Bản vẽ thiết kế lò đốt rác 1/A3 Bản vẽ kết cấu vòi phun 1/A3 Bản vẽ kết cấu cyclone 1/A3 Bản vẽ kết cấu tháp hấp thụ 1/A3 Bản vẽ sơ đồ thiết hệ thống xử lý khí thải 1/A3 Bản vẽ kết mơ vịi phun tia 28/A3 Tổng 33/A3 Họ tên người hướng dẫn Phần/Nội dung TS Lê Minh Đức Toàn nội dung phần thuyết minh, tính tốn vẽ Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 10/02/2020 Ngày hoàn thành đồ án: 31/05/2020 Đà Nẵng, ngày 24 tháng 06 năm 2020 Trưởng Bộ môn PGS.TS Dương Việt Dũng Người hướng dẫn TS Lê Minh Đức LỜI NÓI ĐẦU Trong chương trình đào tạo Kỹ sư ngành Kỹ thuật khí đồ án tốt nghiệp khơng thể thiếu, điều kiện tất yếu quan trọng mà sinh viên cần phải hoàn thành, để hiểu biết cách chặt chẽ nắm vững sâu ô tơ.Trong q trình học tập, tích lũy kiến thức, việc bắt tay vào tìm hiểu hệ thống xe hay tổng thể xe việc quan trọng Điều củng cố kiến thức học, thể am hiểu kiến thức vận dụng lý thuyết vào thực tế cho hợp lý: Nghĩa lúc sinh viên làm việc cán kỹ thuật Trong đồ án tốt nghiệp lần chúng em chọn thực đề tài “Khảo sát, thiết kế mơ lị đốt rác thải rắn sinh hoạt suất 1000kg/h sử dụng cơng nghệ vịi phun tia” Nội dung để tài giúp chúng em hệ thống lại kiến thức học nâng cao thêm nhiều kiến thức Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, trước hết chúng em xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến thầy TS Lê Minh Đức giảng viên hướng dẫn trực tiếp quan tâm tận tình hướng dẫn chúng em suốt trình thực đồ án Đồng thời, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy khoa Cơ khí giao thơng tạo điều kiện tốt cho chúng em học tập nghiên cứu Do thiếu nhiều kinh nghiệm thực tế kiến thức cá nhân hạn chế nên q trình thực đồ án cịn gặp nhiệu sai sót Vì vậy, chúng em mong góp ý thầy để em bổ sung thêm kiến thức cho thân Thay mặt cho sinh viên học tập nghiên cứu em chúng em xin chân thành cảm ơn đến nhà trường quý thầy cô i CAM ĐOAN Chúng em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp “Khảo sát, thiết kế mơ lị đốt rác thải rắn sinh hoạt suất 1000kg/h sử dụng cơng nghệ vịi phun tia” nghiên cứu thân chúng em Những phần sử dụng tài liệu tham khảo đồ án nêu rõ phần tài liệu tham khảo Các số liệu, kết trình bày đồ án hoàn toàn trung thực, sai chúng em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm chịu kỷ luật môn nhà trường Sinh viên thực Võ Văn Trực Hồ Minh Tính Nguyễn Đình Sa ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương KHẢO SÁT TỔNG QUAN LÒ ĐỐT RÁC THẢI RẮN SINH HOẠT.2 1.1 Phân loại, ưu nhược điểm lò đốt rác 1.1.1 Chia theo nguyên liệu đốt 1.1.2 Chia theo cấu trúc lò 1.1.3 Chia theo công nghệ đốt 1.2 Cấu tạo, suất, chức loại lò đốt 1.2.1 Lò đốt sử dụng nguyên liệu đốt 1.2.2 Lị đốt khơng sử dụng nguyên liệu phụ trợ 11 1.2.3 Lò đốt rác thải dạng lò quay 13 1.2.4 Lò tĩnh 14 1.3 Phương án thiết kế lò đốt rác 15 Chương THIẾT KẾ LÒ ĐỐT RÁC THẢI SINH HOẠT 17 2.1.Thực trạng rác thải việt nam 17 2.1.1 Tình hình phát sinh chất thải rắn sinh hoạt 17 2.1.2 Thực trạng thu gom chất thải rắn sinh hoạt việt nam 18 2.1.3 Phương pháp xử lý chất thải rắn sinh hoạt 21 2.2 Qui chuẩn thiết lò đốt rác thải sinh hoạt 24 2.2.1 Giải thích thuật ngữ 24 2.2.2 Quy định kỹ thuật 24 2.2.2.1 Yêu cầu kỹ thuật lò đốt chất thải rắn sinh hoạt 24 2.2.2.2 Giá trị tối đa cho phép thơng số nhiễm khí thải lị đốt chất thải rắn sinh hoạt 26 2.3 Tính tốn cụ thể lò đốt rác 27 2.3.1 Tính tốn cháy nhiên liệu (dầu FO) 27 2.3.1.1 Nhiệt trị thấp nhiên liệu 28 2.3.1.2 Hệ số tiêu hao khơng khí tính lượng khơng khí cần thiết 28 2.3.1.3 Xác định lượng thành phần sản phẩm cháy 30 2.3.1.4 Khối lượng riêng sản phẩm cháy 30 2.3.2 Tính tốn cháy rác 31 2.3.2.1 Xác định nhiệt trị rác 31 2.3.2.2 Hệ số tiêu hao khơng khí (α) lượng khơng khí cần thiết 31 iii 2.3.2.3 Xác định lượng thành phần sản phẩm cháy 32 2.3.2.4 Khối lượng riêng sản phẩm cháy 33 2.3.3 Xác định nhiệt độ cháy lý thuyết nhiệt độ cháy thực tế nhiên liệu 33 2.3.3.1 Xác định nhiệt độ cháy lý thuyết nhiên liệu dầu FO 33 2.3.3.2 Xác định nhiệt độ thực tế nhiên liệu 34 2.3.4 Tính tốn buồng sơ cấp 35 2.3.4.1 Tính cân nhiệt 35 2.3.4.2 Xác định lượng tiêu hao nhiên liệu tiêu chí kỹ thuật nhiệt lị 36 2.3.4.4 Tính thiết bị đốt 38 2.3.5 Tính tốn buồng đốt thứ cấp 41 2.3.5.1 Xác định lưu lượng thành phần dòng vào 41 2.3.5.2 Tính cân nhiệt 42 2.3.5.3 Xác định lượng tiêu hao nhiên liệu tiêu chí kỹ thuật nhiệt lị 43 2.3.5.4 Xác định kích thước buồng đốt thứ cấp 44 2.3.4.5 Tính thiết bị đốt 44 2.4 Thể xây lị tính tốn khung lị 46 2.4.1 Cơ sở lựa chọn vật liệu 46 2.4.2 Thể xây lò 46 2.4.3 Thể xây đáy lò 47 2.4.4 Thể xây lị 47 2.4.5 Thể xây cửa lò 48 2.5 Khung lò 48 2.5.1 Kết cấu khung lò 48 2.5.2 Tính tốn khung lị 48 2.6 Kiểm tra tổn thất nhiệt qua xây lò 49 2.6.1 Buồng sơ cấp 49 2.6.2 Buồng thứ cấp 50 2.7 Thiết kế xử lý khí thải 51 2.7.1 Tính tốn lưu lượng nồng độ đầu vào 51 2.7.2 Đề xuất thuyết minh quy trình cơng nghệ 55 2.7.2.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ 55 iv 2.7.2.2 Quy trình cơng nghệ đề xuất 56 2.7.3 Tính tốn cyclone 57 2.7.4 Tính tốn tháp hấp thụ 60 2.7.4.1 Cân vật chất 60 2.7.4.2 Xác định phương trình cân 62 2.7.4.3 Tính tốn kích thước khác tháp hấp thụ 65 2.7.4.4 Tính cơng trình phụ trợ 71 2.7.4.5 Tính thân tháp 75 2.7.4.6 Tính nắp đáy 76 2.7.4.7 Tính chiều cao ống khói 77 Chương MƠ PHỎNG SỐ VỊI PHUN TIA LÒ ĐỐT RÁC THẢI RẮN SINH HOẠT 79 3.1 Giới thiệu công cụ mô số Ansys Fluent 79 3.1.1 Khái niệm ứng dụng 79 3.1.1.1 Khái niệm 79 3.1.1.2 Phạm vi ứng dụng 79 3.1.1.3 Các phương trình tính tốn chủ đạo 79 3.1.1.4 Chọn mơ hình giải toán 80 3.2 Mơ hình hóa vịi phun tia lị đốt rác thải rắn sinh hoạt 82 3.2.1 Mô hình vịi phun tia sử dụng lị đốt 82 3.2.2 Thiết lập thông số đầu vào 83 3.2.3 Quy trình thực mơ số Ansys Fluent 84 Chương KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN 90 4.1 Kết mô số 90 4.2 Bình luận kết 108 4.2.1 Khu vực cường độ dòng tia trung tâm thấp (Rej < 200) 108 4.2.2 Khu vực cường độ dịng tia trung tâm trung bình (200 < Rej < 1000) 108 4.2.3 Khu vực cường độ dòng tia trung tâm cao (Rej > 1000) 109 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 110 5.1 Kết luận 110 5.2 Hướng phát triển 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO 112 v DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật lò đốt rác thải sinh hoạt WFS-500 Bảng 1.2 Thơng số kỹ thuật lị đốt rác thải CNC100 Bảng 1.3 Thơng số kỹ thuật lị đốt rác JKA-230RK Bảng 1.4 Thơng số kỹ thuật lị đốt rác SH7 Bảng 1.5 Thơng số kỹ thuật lị đốt rác thải NHS-100 Bảng 1.6 Thông số kỹ thuật lò đốt rác kiểu SH-1000 Bảng 2.1 Thành phần chất thải rắn Hà Nội 18 Bảng 2.2 Tổng lượng chất thải rắn sinh hoạt đô thị số địa phương năm 2014 19 Bảng 2.3 Các thông số kỹ thuật lò đốt chất thải rắn sinh hoạt 25 Bảng 2.4 Nồng độ (C) thơng số nhiễm khí thải lị đốt 26 Bảng 2.5 Hệ số vùng, khu vực Kv 27 Bảng 2.6 Hệ số tiêu hao khơng khí α 28 Bảng 2.7 Thành phần nhiên liệu FO theo lượng mol 29 Bảng 2.8 Lượng khơng khí cần thiết để đốt 100 Kg dầu FO 29 Bảng 2.9 Thành phần lượng sản phẩm cháy đốt 100 Kg dầu FO 30 Bảng 2.10 Thành phần rác thải sinh hoạt chuyển thành lượng mol 31 Bảng 2.11 Lượng khơng khí cần thiết để đốt 100 kg rác 32 Bảng 2.12 Thành phần lượng sản phẩm cháy đốt 100 kg rác 33 Bảng 2.13 Đặc tính mỏ phun thấp áp cao áp 39 Bảng 2.14 Thành phần lưu lượng dòng vào buồng đốt thứ cấp 41 Bảng 2.15 Nhiệt độ bắt đầu biến dạng tải trọng vài loại gạch chịu lửa 46 Bảng 2.16 Giá trị trung bình mạch nhiệt 47 Bảng 2.17 Thành phần dầy FO (%) 51 Bảng 2.18 Thành phần rác sinh hoạt (%) 52 Bảng 2.19 Nồng độ chất phát sinh trình cháy đốt nhiên liệu 52 Bảng 2.20 Nồng độ chất phát sinh trình cháy đốt rác 54 vi ... loại lò đốt rác Phương án thiết kế lò đốt rác thải rắn sinh hoạt Chương Thiết kế lò đốt rác thải rắn sinh hoạt Khảo sát nhu cầu đốt rác Quy chuẩn thiết kế lò đốt rác thải sinh hoạt Phương án thiết. .. Đình Sa, H? ?? Minh Tính, Võ Văn Trực GVHD: TS Lê Minh Đức Khảo sát, thiết kế mơ lị đốt rác thải rắn sinh hoạt suất 1000kg /h sử dụng công nghệ vòi phun tia Chương KHẢO SÁT TỔNG QUAN LÒ ĐỐT RÁC THẢI... thiết kế cụ thể Chương Mô số vòi phun tia lò đốt rác thải rắn sinh hoạt Công cụ mô số Ansys Fluent Mơ h? ?nh h? ?a vịi phun tia lị đốt rác thải rắn sinh hoạt 2.1 Thiết lập thông số đầu vào 2.2 Các thơng