CHƯƠNG 4. ĐỀ XUẤT, TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CÁC PHƯƠNG ÁN NÂNG CẤP HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ BIỆN PHÁP TÁI TẠO ĐIỆN NĂNG TỪ PHÂN HEO
4.2. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN TÁI TẠO ĐIỆN NĂNG TÙ PHÂN HEO
Dựa vào điều kiện mặt bằng : Điều kiện mặt bằng xí nghiệp tương đối rông rãi, không bị hạn chế về mặt bằng.
Dựa vào điều kiện kinh tế, cơ sở vật chất hạ tầng: Mặc đù đây là hướng đi trong tương lại, nhưng cùng với tình hình phát triển chung của thế giới, xí nghiệp cũng đang gặp rất nhiều khó khăn khi đầu tư một công nghệ hiện đại. Một phương án khả thi nhất là đầu tư một công nghệ vừa phù hợp với cơ sở vật chất hạ tầng tại xí nghiệp vừa phù hợp với nguồn tài chính sẵn có của xí nghiệp.
4.2.2. Phương án đề xuất
Hình 4.6: Quy trình tái tạo điện năng 3 Thiết minh quy trình công nghệ:
Nguồn phân heo dư thừa được cho vào ủ trong điều kiện kỵ khí tại hầm biogas, hầm biogas có nhiệm vụ phân giải các hợp chất hữu cơ có trong phân heo tạo thành hỗn hợp khí sinh học. Trong hỗn hợp khí sinh học, chiếm phần lớn là khí mêtan (CH ),
Khí Thu Từ Hầm Biogas
Khí Thu Từ Bể UASB
Thiết Bị Tách Nước và Điều
Thiết Bị Lọc CO2 và H2S Máy Phát Điện
Thiết Bị Chứa Khí
Cung Cấp Điện
Máy Nén Khí
Toàn bộ lượng khí sinh học sinh ra trong hầm biogas và bể UASB được đưa qua bể tách nước và điều áp nhằm mục đích loại bỏ hơi nước có trong hỗn hợp khí và điều áp làm tăng độ an toàn cho quá trình nén khí trước khi dùng máy nén khí nén vào thiết bị chứa khí, đó là một bình kín làm bằng thép, có khả năng chống chịu được sự ăn mòm, chịu được áp suất và có chức năng dự trữ và điều hòa dòng khí trước khi cho qua thiết bị tách CO2 và H2S
Tại thiết bị lọc khí CO2 và H2S, phần lớn CO2 và H2S được loại bỏ ra khỏi dòng khí và chỉ cho phép khí mêtan đi qua để cung cấp cho máy phát điện. Khí biogas sau khi qua hệ thống lọc H2S và CO2 thì có đủ tiêu chuẩn để làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong. (theo Bùi Văn Ga & CTV, 2008).
Máy phát điện là động cơ chạy bằng nhiên liệu khí sinh hoc và tạo ra dòng điện thay thế một phần cho nhu cầu sử dụng điện tại xí nghiệp.
4.2.3. Tính toán thiết kế cho các phương án tái tạo điện năng 3 Tính toán thiết kế hầm Biogas.
- Lượng phân tươi cho vào mỗi ngày: S = 10500kg.
- Thể tích bể phản ứng cần thiết cho mỗi ngày: V = 9,45m3. - Thời gian lưu trong bể phản ứng: = 50 ngày.
- Tổng thể tích bể phản ứng: V =552m3. Trong đó thể tích vùng chứa dung dịch phân là 473m3, thể tích vùng chứa khí là 79m3.
- Đường kính hầm phản ứng D = 5m.
- Chiều cao toàn bể là H = 7m.
- Lượng khí sinh ra hàng ngày là 472,5m3.
- Đường kính ống thu khí hầm biogas:
3 Tính toán bể nạp nguyên liệu
- Thể tích bể nạp nguyên liệu: Vm = 2,25m3.
- Kích thước bể nạp nguyên liệu: L x B x H = 2 x 1,2 x 1m.
3 Tính toán bể điều áp
- Chiều cao mực nước trong bể điều áp: Hda = 5,02m - Kích thước bể điều áp: L x B x H = 2 x 2 x 5,5m.
3 Chọn kích thước bể tách nước .
Kích thước bể tách nước L x B x H = 1 x 1 x 1m.
3 Tính toán công suất máy nén khí và thể tích bình chứa khí nén.
- Công suất hút của máy nén khí ở bể UASB : V1=0,14m3/phút. - Công suất hút của máy nén khí ở hầm biogas là: V1=0,33m3/phút. - Thời gian dự trữ khí trong bình nén khí: 0,5
ngày.
- Số lượng bình chứa khí nén: 3 bình hình trụ, làm bằng thép chịu được áp suất cao. Mỗi bình cao 4m và đường kính 2,65m.
- Thể tích mỗi bình chứa khí nén khí: V = 25m3.
3 Tính toán thiết bị lọc khí CO2 và H2S.
- Chọn lưu lượng khí qua mỗi bình lọc:
0,86m3/h.
- Số thiết bị lọc cần lắp đặt: n = 7.
- Các thiết bị lọc này được đặt song song và phân phối đều dòng khí qua mỗi thiết bị.
3 Tính toán lượng điện tái tạo hằng ngày.
Hình 4.8: Thiết bị lọc khí biogas Hình 4.7: Cấu tạo hầm Biogas
Tổng lượng khí thu hồi được từ hầm biogas và bể UASB trong một ngày: Vk = 677,5m3.
Lượng điện tái tạo được hàng ngày: N = 677,5 kW (cứ trung bình 1m3 khí thì tái tạo được 1kW điện).
3 Chọn động cơ phát điện:
Động cơ phát điện là loại động cơ chạy bằng nhiên liệu khí biogas (xem hình 4.5), (nguồn cung cấp:www.mayphatdienbiogas.com.vn ).
Chọn 3 động cơ phát điện, trong đó có 1 dự phòng), mỗi động cơ có công suất 20 kW , khi vận hành sẽ chuyển toàn bộ lượng khí sinh học thành 677,5kW/ngày điện năng và cung cấp cho cấp cho khoảng 40% nhu cầu sử dụng điện tại xí nghiệp.
(Xem chi tiết phụ lục VII) 4.2.4. Tính toán kinh tế 3 Chi phí đầu tư cơ bản.
- Tổng chi phí xây dựng cơ bản: T1= 387.240.000 (VND).
- Tổng chi phí máy móc thiết bị: T2 = 179100.000 (VND).
- Chi phí phụ kiện gián tiếp:T3 = 33.980.400 (VND).
Tổng chi phí đầu tư cơ bản: Tdt = T1+T2+T3 = 600.320.400 (VND).
3 Chi phí quản lý vận hành.
- Chi phí điện năng : T4 = 17.760 (VND/ngày).
- Chi phí bảo trì bảo dưỡng T5 = 5.000 (VND/ngày).
Tổng chi phí quản lý vận hành Tvh = T4 + T5 = 682.800(VND/tháng).
3 Khấu hao tài sản và lãi suất.
Hình 4.9: Động cơ 20kW chạy bằng nhiên liệu khí sinh học
92 , 601 . 3 12 / 15 / 43 , 300 .
7 =537 =
T (1000VNĐ/tháng).
3 Tính toán lợi nhuận
- Tổng chi phí xí nghiệp phải chi trả hàng tháng cho công trình tái tạo điện năng.
T = Tvh + T7 = 657.300 + 2.985.000 = 4.284.722 (VND/tháng).
- Lợi nhuận thu được từ công trình tái tạo điện khi chưa tính chi phí:
Tn = 677,5 x 1000 x 30 = 20.325.000 VND/tháng).
- Vậy lợi nhuận thu được hàng tháng của xí nghiệp từ công trình tái tạo điện năng :
Tl = 20.325.000 – 4.284.722 ≈ 16.040.000 (VND/tháng).
(Xem chi tiết phụ lục VII)