3.2.1 Tính chọn lò hơi
Chọn năng suất, loại và số lượng lò hơi dựa trên cơ sở sau đây: Đảm bảo cung cấp hơi.
Tổn hao kim loại và giá thành ít.
Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 42
Dựa vào các thông số về áp suất, nhiệt độ hơi vào tuabin và lưu lượng hơi vào tuabin: p = 40 bar; t = 400o o 0C.
Lượng hơi quá nhiệt yêu cầu:
αqn=αo+αej+αch+αrr=1+0,005+0,005 0,009 1,019+ =
Dqn=αqn. Do=1,019.18,887 19,246= (kg/s)
Phụ tải cực đại của lò hơi được xác định trong tính toán sơ đồ nhiệt ứng với phụ tải điện và nhiệt cực đại và được chọn dư ra khoảng 8% so với tính toán. Do đó:
Dqn max
= 1,08.19,246 = 20,79 (kg/s) = 74,8 T/h
Vậy ta chọn lò hơi có thông số như sau: Năng suất hơi: 75 T/h Áp suất bao hơi: 40 bar Nhiệt độ hơi quá nhiệt: 400 Co Hiệu suất lò hơi: 82%
3.2.2 Tính chọn quạt gió
Năng suất của quạt gió được xác định theo công thức sau:
0 bl bl nt skk t+273 V= B.Lα -Δα -Δα +Δα . 273 (m3/s) Trong đó:
B: lượng tiêu hao nhiên liệu của lò hơi tính cho một quạt, B = 3,972 kg/s. L0: lượng không khí lí thuyết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu, m / kg.3
tc T: nhiệt độ không khí lạnh hút vào quạt, chọn t = 300C.
bl
α : hệ số không khí thừa trong buồng lửa. Chọn αbl= 2
bl nt
Δα ,Δα : hệ số lọt không khí trong buồng lửa. Chọn: Δαbl= 0,1
Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 43
Thành phần nhiên liệu
Thành phần Clv Hlv Olv Slv Nlv Alv Wlv
% 46,2 2,5 8,4 0,5 2,7 18,5 20,6
Tính toán lượng không khí lí thuyết L :0 Áp dụng công thức ta được: LV LV LV LV 0 L = 0,0889. C +0,375S +0,256H -0,0333.O m3tc/kg L0= 0,0889.(46,2+0,375.0,5) + 0,265.2,5 - 0,0333.8,4 = 4,51 m3tc/kg
Vậy năng suất quạt gió là:
V=3,972.4,51.(2−0.1 0.08 0.05− + ).30 273+
273 =33,89 (m3/s )
Để đảm bảo quạt gió làm việc tốt trong mọi trường hợp thì khi lựa chọn ta lấy dư năng suất khoảng 5% so với tính toán.Vậy năng suất dùng khi lựa chọn quạt là:
V = 1,05.33,89 = 35,58 (m /s )3
Sức ép của quạt gió khi phụ tải lò hơi cực đại được tính theo công thức: H= H -H -hkk sh ck (N/m ) 2 Trong đó:
Hkk: tổng trở lực của đường không khí có kể đến hiệu chỉnh về áp lực khí quyển
kk kk kq 760 H = h . h Với: hkq: Áp lực khí quyển, mmHg. kk h
: Tổng trở lực của đường dẫn không khí. Trở lực của đường dẫn không khí bao gồm các trở lực:
Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 44
Trở lực đường gió thổi quạt gió: 20 mmH O.2 Trở lực trên đường đẩy không khí lạnh: 15 mmH2O. Trở lực trên bộ sấy không khí : 80 mmH O2
Trở lực trên đường không khí nóng: 40 mmH2O. ∑hkk = 20+15+80+40 = 155 mmH O2 Hkk = 760
750.155 157,067= mmH O2 (áp lực khí quyển hkq
= 50 mmHg)
Hsh: Sức hút tự nhiên của đường không khí. Nó được tính theo công thức: Hsh=(1,2− 352
273+tb) Với:
H: chiều cao của phần có sức hút tự nhiên bao gồm chiều cao bộ sấy không khí và ống không khí nóng. Chọn H = 15 m.
tb: nhiệt độ không khí đã được sấy nóng; t = 230b 0C.
Hsh=(1,2− 352
273 230+ ).15 = 7,5 mmH O2
hck: Độ chân không trong buồng lửa nơi đưa không khí vào. Nó được tính theo công thức sau:
ck ft ft
h = h +0,95.H Với:
hft: Chân không trước bộ gia nhiệt thường lấy bằng 2 mmH2O.
Hft : chiều cao tính từ chỗ ghi đến tâm đường khói ra khỏi buồng lửa,lấy Hft= 12 m. ck
h 2 + 0,95.12 = 13,4 mmH O 2
Vậy sức ép của quạt gió (lấy dự trữ 15% để đảm bảo làm việc trong điều kiện xấu nhất) là:
H = 1,15. (157,067 – 7,5 – 13,4) = 156,59 mmH O 2 Công suất động cơ kéo quạt gió được tính theo công thức sau:
g H.V W =
η (W)
Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 45
Trong đó:
- H: tính theo N/m2 - V: tính theo m3/s
- : hiệu suất quạt, chọn =0,8ƞ ƞ
Nên ta có:
Wg=1535,66.35,58
0.8 =68307W W = 68,307 kW
Ta chọn 2 quạt gió mỗi quạt gió có công suất 70 kW.
3.2.3 Tính chọn quạt khói
Năng suất của quạt khói được tính như sau: kh kh y 0 t +273 V = B.( V +L .Δα). 273 (m /s) 3 Trong đó:
- B: lượng nhiên liệu tiêu hao cho lò hơi tính cho một quạt; B =3,974 kg/s. - ∑Vy : tổng thể tích sản phẩm cháy của 1 kg nhiên liệu tính ở sau quá
nhiệt (kể cả lượng không khí thừa), m3tc/kg. Tính: 0 y r y 0 V =V +α -1 .L (m /kg) 3
- Vro : thể tích sản phẩm cháy lí thuyết của 1 kg nhiên liệu.
2 2 2 0 0 0 0 r RO N H O V =V +V +V VR O2 o =0,01866.(Clv+0,375. Slv)=0,866 m /kg3 tc VH2O o =0,111 Hlv+0,0124 Wlv+0,0161. Vo=0,608 m3tc/kg
Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 46
VN2 o
=0,79 Vo+0,008 Nlv=3,5848 m /kg3 tc
Do đó:
Vr o
=¿ 5,0585 m3tc/kg
- αy : hệ số không khí thừa trong đường khói tính tại điểm ra bộ hâm nước cuối.
- αbl =2: hệ số không khí thừa trong buồng lửa. α
i : tổng hệ số không khí lọt từ buồng lửa đến bộ sấy không khí.
Δ αbl = 0,1 Δ αhn = 0,03 Δαqn : cấp 1 = 0,025 cấp 2 = 0,025 ∆ αskk = 0,05 αy = 2 + (0,1 + 2.0,025 + 0,05 + 0,03) = 2,23 Vậy: Vy = 5,0585 + (2,23 -1).4,51 = 10,6058 m3tc/kg
- Δα : Lượng không khí lọt vào đường khói sau bộ phận không khí và, bằng 0,2 đối với đường khói có bộ khử bụi bằng túi vải.
- L0 : Lượng không khí lí thuyết cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu tiêu chuẩn (đã tính ở phần chọn quạt gió); L0 = 4,51 mtc
3
/kg . - tkh : Nhiệt độ khói thoát ở quạt khói. Do Δα = 0,2 > 0,1 nên tkh được
tính theo công thức sau:
tkh=αy. ty+ Δα . tb
αy+Δα Với:
- ty: Nhiệt độ của khói thoát ra khỏi bộ lọc túi vải: ty =140 C.0 - tb : Nhiệt độ của không khí lọt vào đường khói; tb =30 C.0
tkh=2,23.140+0.2 .30
2,23+0.2 =131 0C
Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 47
Năng suất quạt khói được xác định là (lấy dự trữ 10% so với tính toán): kh
V =1,1.3,472.(10,61+ 4,51.0,2). 131 273+
273 = 65,036 m /s = 234129,6 m3 3/h Sức ép của quạt khói được xác định như sau:
H=hm+hk−hck (mmH O) 2 Trong đó:
- hm: Chân không trước bộ quá nhiệt cấp 1, lấy bằng 2 mmH O.2 - hk: Tổng trở lực của đường khói có kể đến hệ số nồng độ bụi ω của dòng
khói, trọng lượng riêng của khói và áp lực khí quyển hkq . Nó được tính theo công thức sau đây:
K b z y kq γ 760 h = H 1+ω +H +H . 1,293 h (mmH O) 2
γo : trọng lượng riêng của khói ở 0 C và 760mmHgo
γ0=1,208kg/m3
Trong đó:
Hb(1+ω) : tổng trở lực của đường khói từ buồng lửa đến bộ khử bụi, bao gồm: - Trở lực đường khói phía trong lò hơi: 200 mmH O.2
- Trở lực đường khói từ lò tới bộ khử bụi: 125 mmH2O. Vậy tổng trở lực của đường khói từ buồng lửa tới bộ khử bụi là 325 mmH O.2 Hz: trở lực của bộ khử bụi bằng túi vải: H =150 mmH O.z 2
Hy: trở lực kể từ bộ khử bụi đến chỗ thoát bao gồm:
Trở lực đường khói từ bộ khử bụi đến quạt khói: 15 mmH2O. Trở lực đường khói từ quạt khói đến ống khói: 30 mmH2O. Trở lực của ống khói: 50 mmH2O.
Trở lực của tháp bán khô: 75 mmH O2
Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 48
Vậy: H =15+30+50+75=170 mmH Oy 2
- γ
1,293 : hệ số hiệu chỉnh trọng lượng riêng của dòng khói thực tế so với điều kiện chuẩn.
- kq 760
h
: hệ số hiệu chỉnh sự khác nhau giữa áp suất khi quyển tại nơi đặt nhà máy với áp suất chuẩn.
Vậy tổng trở lực đường khói:
K b z y kq γ 760 h = H 1+ω +H +H . 1,293 h =350,28 (mmH O)2
- hck : tổng sức hút tự nhiên của đường khói kể cả sức hút tự nhiên do ống khói tạo nên. Sức hút tự nhiên do ống khói tạo nên có thể xác định theo công thức:
hδk=(1.2− 273
273+tk. γ0). Hck
- Trị số 1,2: Là trọng lượng riêng của không khí bên ngoài ở điều kiện 200C và 760 mmHg bằng 1,2 kg/m .3
- Hδk : Chiều cao ống khói tính từ chỗ vào đến chỗ thoát. Chọn
Hδk =80 m.
- tk : Nhiệt độ trung bình của khói đi trong ống khói. Lấy gần đúng bằng nhiệt độ khói sau quạt khói t = 131k 0C.
Vậy: hδk=(1,2− 273 273+131.1,208).80 30,7= (mmH O)2 - Sức hút tự nhiên phần đuôi lò: hdl=(1,2− 273 273+tdl. γ0). Hdl Trong đó:
Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 49
- Hdl: chiều cao phần đuôi lò từ tâm tiết diện ra trên đoạn nằm ngang đặt bộ quá nhiệt đến tâm quạt khói tính theo chiều thẳng đứng, H = 20 m.dl - tdl: nhiệt độ trung bình của khói, t = dl tbl
r +tkh 2 =700 126+ 2 =415,5 0C Vậy: hdl=(1,2− 273 273+415,5.1,208).20 14,4= mmH O2 Tổng sức hút tự nhiên của đường khói:
hck= hôk-hdl = 16,276 mmH O 2 Vậy: Sức ép của quạt khói là:
H= 336,1 mmH O2
Để đảm bảo ta lấy dự trữ sức ép của quạt khói là 20%: '
H=1,2.H = 1,2.336,1 = 403,31 mmH O = 3955,256 N/m2 2 Công suất của động cơ điện kéo quạt khói:
Wqk=Hk.Vk
η =3955,256 .74,427
0.75 =392504,5W (chọn hiệu suất quạt khói là: = 0,8)ƞ
Ta chọn quạt khói có công suất 400kW
Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 50
3.2.4 Ống khói d d H«k 2 dtb d1 Hình 3.2 Ống khói
Đường kính trong của ống khói ở chỗ khói thoát ra khỏi ống khói (đường kính trên) d2 được tính theo công thức sau:
kh 2 2 V d =2. π.C m Trong đó:
- Vkh: Lượng khói lớn nhất qua ống khói lò hơi làm việc ở phụ tải định mức, m /s.3
- C2: Tốc độ của khói ra khỏi ống khói. Chọn bằng 9 m/s. Vậy: d2=2 .√148,85
π. 9 = 4,6 (m)
Đường kính chân ống khói được tính theo công thức:
d1=d2+2.Hδk. tgα=4,6 2.80.0,01+ =6,2 (m) (Với tgα = 0,01)
Trở lực của ống khói được tính theo công thức sau:
2 ôk tb trl.ôk kh tb H C h = 0,04. . .ρ d 2 Trong đó:
Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 51
- Trị số 0,04: Là hệ số trở lực ma sát của ống khói. - ρ =0,85kh kg/m3: Khối lượng riêng của dòng khói.
- Dtb: Đường kính trung bình của ống khói:
dtb=2.d1. d2
d1+d2 =5,27 (m)
- Ctb: Tốc độ trung bình của khói trong ống khói:
Ctb=4.Vkh π . d2tb=6,8 (m/s) Vậy: htrlôk=0,04. 80 5,27. 6,82 2 .0.85 12,014= (N/m )2 Từ kết quả trên ta xây dựng ống khói như sau:
Đường kính chỗ khói ra: 4,6 m Đường kính chỗ khói vào: 6,2 m Chiều cao ống khói: 80 m
Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 52
PHẦN 2. CHUYÊN ĐỀ
TÌM HIỂU QUY TRÌNH XỬ LÝ KHÓI THẢI VÀ
TÍNH CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ SOX
CHƯƠNG 4. TÌM HIỂU QUY TRÌNH XỬ LÝ KHÓI VÀ NƯỚC THẢI 4.1 Tổng quan về hệ thống xử lý khói thải nhà máy điện rác
Hệ thống xử lý khói thải của nhà máy đốt rác phát điện được thiết kế với mức phát thải đầu ra đạt tiêu chuẩn phát thải của Châu Âu theo tiểu chuẩn số 2010/75/EU (TB 1/2 giờ). Ngoài ra, khi so sánh với QCVN 61-MT:2016/BTNMT và QCVN 30:2012/BTNMT đều đạt và thỏa mãn. Các giá trị nồng độ ô nhiễm của những tiêu chuẩn, quy chuẩn này được nhắc lại trong bảng 2.2.
Hệ thống xử lý khí thải bao gồm:
a/ Hệ thống khử NOx bằng phương pháp khử chọn lọc không xúc tác SNCR. b/ Hệ thống khử axit bằng phản ứng bán khô (sữa vôi dạng huyền phù) và khô bởi vột bột.
c/ Hệ thống khử kim loại nặng (hơi thủy ngân) và dioxin/furan bằng than hoạt tính. d/ Hệ thống khử bụi bằng lọc túi.
Sơ đồ hệ thống xử lý khí thải của nhà máy điện rác như sau:
Hình 4.1. Sơ đồ tổng quan của hệ thống xử lý khói thải
Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 53
Bảng 4.1: Nồng độ các thông số ô nhiễm trong khí thải cam kết được quan trắc tại ống khói khi vận hành nhà máy
Thông số ô nhiễm Đơn vị
QCVN 61- MT:2016/B TNMT (Kv=1,2) QCVN 30:2012/B TNMT Tiêu chuẩn 2010/75/EU (TB 1/2 giờ) Bụi tổng mg/Nm3 120 100 30 Axit Clohydric, HCl mg/Nm3 60 50 60 Cacbon monoxyt, CO mg/Nm3 250 250 100 Lưu huỳnh dioxyt, SO2 mg/Nm3 300 250 200 Nitơ oxyt, NOx (tính theo NO2) mg/Nm3 600 500 400 Thủy ngân và hợp chất tính theo thủy
ngân, Hg mg/Nm 3 0,24 0,2 0,05 Cadimi và hợp chất tính theo Cadimi, Cd mg/Nm 3 0,192 0,16 0,05 Chì và hợp chất tính theo chì, Pb mg/Nm3 1,44 1,2 0,5 Tổng đioxin/furan, PCDD/PCDF ngTEQ/ Nm3 0,72 0,6 0,1
Để đáp ứng được đồng thời các tiêu chuẩn và quy chuẩn khí thải khắt khe như trên, hệ thống xử lý khói thải được tổ hợp từ các thành phần xử lý khí thải độc lập gồm:
4.1.1 Hệ thống khử NOx
Hệ thống khử NOx được áp dụng cho dự án là hệ thống khử chọn lọc không xúc tác (SNCR) để giảm hàm lượng NOx trong khí thải từ ngay trong buồng đốt. Việc giảm NOx diễn ra trong khoảng nhiệt độ từ 850 đến 1000°C. Phạm vi nhiệt này tồn tại trong một vùng nhiệt độ nhất định của vùng bức xạ trong lò đốt rác thải (buồng đốt thứ cấp). Trong khu vực này, chất khử được lựa chọn sử dụng là dung dịch urê hoặc amoniac (NH ) được phun vào khí thải. Trong dự án này, chọn urê làm3
chất khử để xử lý NOx.
Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 54
Hình 4.2. Hệ thống khử NOx và vị trí lắp đặt thiết bị xử lý
SNCR (phương pháp khử chọn lọc không xúc tác) bằng cách dung dịch urê được phun vào không gian bức xạ lò hơi để tạo phản ứng hóa học khử NOx thành N2, có thể giảm hàm lượng NOx trong khói xuống dưới giới hạn phát thải. Tùy theo nồng độ NOx ban đầu khác nhau, hiệu suất khử NOx SNCR đạt 30% đến 50%. Trong quá trình này, phản ứng hóa học cơ bản giải pháp khử khí NOx không xúc tác SNCR bằng ure công nghiệp xảy ra khi phun dung dịch urê theo cơ chế sau:
2CO(NH2)2 + 4NO + O → 4N + 2CO + 4H O2 2 2 2
Dung dịch urê dưới dạng dung dịch khoảng 5% được phun bởi các bép phun vào vùng khí thải trong vùng bức xạ của lò hơi. Cấu hình của các đầu phun được thiết kế để có thể đạt được phạm vi bao phủ toàn diện trên toàn bộ mặt cắt ngang của vùng bức xạ. Dung dịch urê phun vào được tự động điều chỉnh bằng hàm lượng NOx đo được tại ống khói.
Sau khi khử NOx, khói thải được dẫn qua các bộ phận trao đổi nhiệt của lò hơi để tận dụng nhiệt từ khói thải, sinh hơi nước, đưa sang kéo máy phát điện. Khói
Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 55
thải sau khi ra khỏi lò hơi còn khoảng 200 C sẽ được dẫn qua các thiết bị xử lý khí 0