3.2.4.1. Mô tả công nghệ
Đốt chất thải là quá trình oxi hóa chất thải bằng oxi của không khí ở nhiệt độ
cao. Nhiệt độ thích hợp để phân hủy chất thải từ 900- 11500C. Nhà máy đốt rác
được xây dựng để đốt các loại rác thải sinh hoạt khác nhau, và đáp ứng các yêu cầu về môi trường cũng như vận hành ổn định lâu dài.
Năng lượng sinh ra trong quá trình đốt dưới dạng nhiệt năng là từ các phản ứng oxy hoá hoàn toàn một số các thành phần cháy có trong rác thải với oxy không khí. Sau khi thu hồi, nhiệt năng sẽ được chuyển hoá thành điện năng, một dạng năng lượng sạch, để chuyển đến tay người tiêu dùng như các loại năng lượng khác.
Nhiệt lượng tạo ra trong quá trình đốt và sự hình thành các chất khí nguy hại phụ thuộc vào lượng oxy cung cấp. Do vậy, khi cấp khí cho lò đốt phải đầy đủ để bảo đảm lượng nguyên liệu rác đưa vào đã cháy hoàn toàn, đặc biệt đối với các lò
đốt gián đoạn 2 cấp. Các khí chính tạo ra trong quá trình đốt rác gồm CO2, CO,
nước, NOx… Lượng không khí cấp cho lò đốt cũng khác nhau tùy thuộc vào độ ẩm của rác, nhiệt trị của rác và công nghệ đốt.
Công nghệ và công suất nhà máy được phân tích và lựa chọn phù hợp với điều kiện của nhà máy : nguồn nhiên liệu, nước làm mát, hệ thống điện, bảo vệ môi trường và các yếu tố liên quan khác ..., sao cho nhà máy có thể vận hành với độ tin cậy, khả dụng cao, đảm bảo tính kinh tế .
* Các yêu cầu công nghệ
+ Các tiêu chuẩn về kinh tế kỹ thuật của lò đốt
Lò đốt chất thải rắn là hệ thống thiết bị để tiến hành các giai đoạn của quá trình cháy chất thải và nhiên liệu . Khi thiết kế cần chú ý các chỉ tiêu sau:
- Lò đốt có khả năng đốt cháy hoàn toàn nhiều loại chất thải và nhiên liệu khác nhau, với hệ số không khí thừa nhỏ nhất, các loại tổn thất nhiệt ít nhất trong phạm vi thay đổi phụ tải lớn nhất.
- Kích thước lò đốt nhỏ , tiết kiệm được nguyên vật liệu.
- Cấu tạo của buồng đốt đơn giản, chắc chắn, dễ chế tạo, rẻ tiền, dễ theo dõi kiểm tra, dễ sửa chữa bảo dưỡng.
linh hoạt, dễ dàng tự động hóa.
+ Yêu cầu của hệ thống xử lý khí thải
Xử lý chất thải bằng phương pháp đốt là biện pháp được nhiều nước trên thế giới đang sử dụng vì nó tiết kiệm được đất chôn lấp, giảm mức độ ô nhiễm môi trường đất. Tuy nhiên khi đốt chất thải, trong khói thải có chứa nhiều khí độc hại
như bụi, khí CO, SO2, HCl, NOx, dioxin và furan..do thành phần phức tạp và có
chứa nhiều bao bì nylon…Những khí này gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người , năng suất cây trồng, vật nuôi.
Do vậy trang bị hệ thống làm nguội và xử lý khói thải cho lò đốt là cần thiết nhằm giảm ô nhiễm môi trường không khí, môi trường đất….Những mục tiêu cơ bản cần đặt ra là :
- Bên cạnh thu hồi nhiệt để phục vụ cung cấp điện cho sinh hoạt và sản xuất
thì làm lạnh khói thải khi đốt chất thải có nhiệt độ từ 900 đến 12000C xuống 200
đến 3000C còn là do yêu cầu công nghệ
- Giảm nồng độ phát thải của bụi và các khí ô nhiễm xuống dưới tiêu chuẩn
cho phép(TCCP) trước khi thải khói ra khí quyển.
- Bảo đảm nồng độ bụi, khí ô nhiễm trên mặt đất do khói thải lò đốt sinh ra
nhỏ hơn TCCP ở khu vực xung quanh
- Giảm bớt nồng độ của một số chất như HCl, NOx… * Thiết bị công nghệ
Hệ thống đầu tư công nghệ đốt rác thải sinh hoạt sản xuất điện được mô tả theo sơ đồ sau:
Sơ đồ 4: Hệ thống đốt rác sản xuất điện
- Có thể tận dụng được lò đốt rác đang vận hành tại khu liên hợp xử lý rác Nam Định: Đó là lò đốt rác E- 200LDR/TC được thiết kế đảm bảo xử lý triệt để các loại rác thải có chọn lựa từ nhà máy xử lý rác. Đây là lò lắp cố định, mồi lửa ban đầu sau tự cháy là chính. Lò có vỏ bọc bằng thép, lò xây bằng gạch chịu lửa chịu
nhiệt độ đến 15000C, buồng đốt sơ cấp có nhiệt độ đạt đến 800-9000C, buồng đốt
thứ cấp có thể lên 12000C. Như vậy cần phải đầu tư mua sắm thêm:
Tuabin hơi:
- Số lượng : 1
- Thông số đầu vào Tuabin : 2950C/2,85MPa
- Tốc độ : 1500v/phút
- Áp suất tại đầu ra Tuabin : 30kPa
Máy phát điện sẽ có các thông số kỹ thuật chính như sau:
- Loại: Máy phát điện đồng bộ 3 pha, đặt trong nhà - Công suất định mức: 1.703 kW - Điện áp định mức: 6,6kV - Tần số định mức: 50Hz - Hệ số công suất: 0,8 - Làm mát: làm mát bằng không khí - Các thiết bị phụ trợ khác. Nhiên liệu sử dụng
- Nhiên liệu chính: rác thải sinh hoạt, được thu gom từ các nơi trên địa bàn Thành phố
- Mức tiêu thụ: 75 tấn/ngày.
- Nhiệt trị thấp trung bình: 16MJ/kg (bảng 21).
- Nhiên liệu hỗ trợ dùng dầu DO. Mức tiêu thụ khoảng 20-25l/tấn
Đầu nối hệ thống điện khu vực
Điện năng phát từ Hệ thống xử lý rác thải phát điện sẽ đấu nối với hệ thống lưới điện ở khu vực xử lý rác để cung cấp điện cho toàn bộ khu Liên Hợp xử lý rác và một số nơi gần khu Liên hợp.
3.2.4.2. Tính chi phí đầu tƣ
Trong trường hợp không tận dụng được lò đốt rác đang vận hành trong khu liên hợp thì phải đầu tư công nghệ từ đầu. Hiện nay thành phố Hà Nội đang triển khai dự án xử lý chất thải công nghiệp phát điện tại Nam Sơn –Hà Nội. Theo dự án này mỗi ngày sẽ xử lý được 75 tấn rác, còn đối với bãi rác ở Nam Định hiện tại mỗi ngày đốt 57 tấn rác. Thực tế hàng năm khối lượng rác tăng lên nhanh chóng nên một vài năm tới công suất của lò đốt rác ở Nam Định thì có thể đốt được 75 tấn/ ngày. Do vậy để tính toán chi phí đầu tư công nghệ cho nhà máy xử lý rác thải sinh
hoạt tạo điện ở Nam Định có thể áp dụng tổng mức chi phí đầu tư cho khu xử lý Nam Sơn – Hà Nội.
Tổng mức đầu tư công nghệ bao gồm đầy đủ các chi phí theo các văn bản quy định hiện hành gồm: Chi phí xây dựng; chi phí thiết bị; chi phí quản lý dự án; chi phí tư vấn đầu tư xây dựng; chi phí khác và chi phí dự phòng.
Phần xây dựng
Hiện tại trong khu liên hợp xử lý rác Nam Định đã xây dựng được nhà máy đốt rác, khu xử lý nước thải sau khi đốt. Do vậy chi phí xây dựng được tính toán trong tổng mức đầu tư công nghệ là chi phí xây dựng công trình chỉ bao gồm các chi phí sau:
- Chi phí xây dựng các hạng mục bổ sung, bao gồm các hạng mục: nhà lắp đặt
tuabin và các thiết bị phụ, lò hơi và thiết bị phụ, hệ thống đo lường điều khiển, thiết bị điện…
- Các chi phí xây dựng khác ( đường tải điện, đường đi lại…)
Theo tính toán tổng chi phí cho xây dựng các hạng mục bổ sung là 20.291,382
triệu đồng. (Nguồn tham khảo của dự án đầu tư hệ thống xử lý rác thải công nghiệp
Nam Sơn)
Phần thiết bị
Phần mua sắm thiết bị
Chi phí thiết bị đối với Hệ thống xử lý chất thải sinh hoạt cho phát điện tại Nam Định được trình bày sau đây được áp dụng theo dự án xử lý rác công nghiệp phát điện ở Nam Sơn- Hà Nội là các thiết bị đồng bộ của Nhật chủ yếu cung cấp qua Hitachizosen và thiết bị phụ từ Việt Nam bao gồm chi phí mua sắm, chi phí vận chuyển trong nước và nước ngoài, chi phí bảo hiểm, chi phí lưu kho lưu bãi, chi phí bảo quản, bảo dưỡng tại kho bãi, thiết kế chế tạo và khảo sát, thiết kế thi công,
vận chuyển nội bộ công trường đến vị trí xây lắp và các loại thuế, phí theo qui định hiện hành (trừ thuế VAT) của các hạng mục sau đây của nhà máy:
- Tuabin, máy phát và phần phụ trợ
- Lò hơi và phần phụ trợ
- Hệ thống đo lường và điều khiển
- Các thiết bị điện
- Các thiết bị khác
- Phần thiết bị dự phòng: là các thiết bị dự phòng thiết yếu dùng để thay
thế trong 2 năm đầu tiên vận hành nhà máy (trong thời gian bảo hành của nhà máy).
Tổng mức đầu tư cho phần mua sắm thiết bị dự kiến là 470.686,091 triệu đồng
Phần lắp đặt và thí nghiệm, hiệu chỉnh
Chi phí đào tạo và chuyển giao công nghệ
Chi phí quản lý
Bao gồm các chi phí để tổ chức thực hiện các công việc quản lý từ giai đoạn chuẩn bị , thực hiện đến khi hoàn thành nghiệm thu bàn giao đưa công trình vào khai thác sử dụng. Chi phí này chiếm khoảng 1,35% tổng chi phí đầu tư , ước tính là 7084,263 triệu đồng.
Chi phí tƣ vấn đầu tƣ xây dựng
Bao gồm các chi phí cho các công việc khảo sát, lập báo cáo đầu tư , chi phí thiết kế, thẩm tra thiết kế, lập hồ sơ mời thầu, giám sát khảo sát, giám sát thi công xây dựng và lắp đặt thiết bị, ...
Chi phí tư vấn đầu tư xây dựng được xác định trên cơ sở tham khảo định mức tỷ lệ do Bộ Xây dựng công bố. Ước tính chi phí này là 9462,132 triệu đồng.
Chi phí khác
Bao gồm các chi phí cần thiết không thuộc chi phí xây dựng; chi phí thiết bị; chi phí quản lý và chi phí tư vấn đầu tư xây dựng nói trên..Ước tính chi phí này chiếm 1,73% sẽ là 10.023,284 triệu đồng.
Chi phí dự phòng
Chi phí dự phòng cho khối lượng công việc phát sinh chưa lường trước được và chi phí dự phòng yếu tố trượt giá trong thời gian xây dựng công trình căn cứ theo hướng dẫn tại Thông tư số 04/2010/TT-BXD ngày 26/5/2010. Chi phí này ước tính 31.047,105 triệu đồng.
Bảng tổng hợp tổng mức đầu tư Hệ thống xử lý chất thải sinh hoạt phát điện với lượng rác tiêu thụ là 75 tấn/ngày được thể hiện ở bảng tổng hợp tổng mức đầu tư như sau:
Bảng 18 : Bảng tổng hợp tổng mức đầu tƣ
TT Nội dung
Giá trị trƣớc
thuế Thuế VAT
Giá trị sau thuế
Triệu đồng Triệu đồng Triệu đồng
I Chi phí xây dựng 20.291,382 2.029,138 22.320,520 II Chi phí thiết bị 495.054,591 3.093,398 498.147,989
II.1 Chi phí mua sắm thiết bị 470.089,229 596,862 470.68,091
1 Thiết bị chính 468.620,609 450 469.070,609
2 Thiết bị cho phần điện
nước thi công 1.000 100 1.100
3 Thiết bị thay thế, bảo
dưỡng 468,620 46,862 515,482 II.2 Chi phí lắp đặt thiết bị và thí nghiệm, hiệu chỉnh 23.50,461 2.35,446 25.854,907
II.3 Chi phí đào tạo và
chuyển giao công nghệ 1.46,9 146,9 1.606,99
IV Chi phí quản lý dự án 7.084,263 708,426 7.792,69 V Chi phí tƣ vấn 8.601,938 860,193 9.462,132 VI Các chi phí khác 9.569,040 454,244 10.023,284 VII Chi phí dự phòng 28.551,914 2.855,191 31.407,105 TỔNG MỨC ĐẦU TƢ NHÀ MÁY 569.153,128 10.000,59 579.153,72
(Nguồn tham khảo của dự án đầu tư hệ thống xử lý rác thải công nghiệp Nam Sơn)
3.2.4.3.Tính chi phí vận hành hàng năm * Chi phí cho lò đốt rác
Hiện nay tại lò đốt rác thải vận hành liện tục trong 24h với công suất đốt là 75 tấn/ ngày. Để vận hành lò đốt cần cung cấp các nhiên liệu được tính toán như bảng sau:
Bảng 19: Tính chi phí cho lò đốt rác
TT Nội dung Số lƣợng Thành tiền (triệu
đ/năm)
1 Nước sử dụng 50m3/ngày -
1300m3/tháng 62,4
2 Dầu đốt DO 49.200l/năm 900,36
3 Điện 85kw x 15 h/ngày 1.193,4
4 Chi phí than hoạt tính 36
5 Chi phí vôi bột 12
6 Chi phí sửa chữa bảo dưỡng thiết bị 3% / năm 278,1
( tính với giá điện sản xuất là 3000đ/kwh, giá nước : 4000đ/m3,giá dầu 18.300 đ/lít)
* Chi phí lao động:
- Tổng số lao động: 20 người.
- Chi phí quản lý tính bằng 25% chi phí lao động
- Chi phí tiền lương, tiền công; dự kiến mức tiền lương binh quân là: 3.000.000 đồng/người/tháng.
- Chi phí độc hại: 20% của chi phí lao động. - Bảo hiềm lao động băng 19% chi phí tiền lương. Các khoản chi phí:
Tổng lương tháng: 60.000.000 đ/tháng
Chi phí quản lý 25%: 15.000.000 đ/tháng
Bảo hiểm lao động 19%: 11.400.000 đ/tháng
Chi phí độc hại 20%: 12.000.000 đ/tháng
Tổng chi phí lao động: 98.400.000 đ/tháng
Tổng chi phí lƣơng hàng năm: 1.180.800.000 đ/năm
Vậy tổng chi phí sản xuất hàng năm = chi phí cho lò đốt rác+ chi phí lƣơng hàng năm = 3.663,06 triệu đồng
Theo tính toán như trên để xử lý rác theo công nghệ lò đốt đòi hỏi lượng chi phí khá lớn. Để duy trì hoạt động cho khu xử lý rác thành phố Nam Định đã lấy kinh phí từ nguồn ngân sách nhà nước và nguồn thu từ phí xử lý môi trường. Tuy nhiên đối với lò đốt rác khi đốt tạo ra nhiệt lượng lớn nên tận dụng lượng nhiệt này vào sản xuất
3.2.4.4. Ƣớc tính sơ bộ giá điện
Theo thống kê hiện nay mỗi ngày thành phố thu gom được 166,5 tấn rác, theo tính toán ở bảng 14 trong tổng lượng rác thu gom được thì thành phần rác có thể cháy sinh năng lượng chiếm 67% tương đương với 112 tấn. Theo kết quả phân tích nhiệt trị bảng 22 tổng lượng nhiệt thu được khi đốt cháy các thành phần rác có
sinh hoạt hiện nay ước tính mỗi ngày lò đốt rác có thể đốt được 75 tấn rác có thành phần cháy sinh năng lượng. Khi đó tổng nhiệt lượng thu được theo lý thuyết trong
75 tấn rác là 1.065.541.327 KJ ( quy đổi ra bằng 295.984 KWh)
Từ sơ đồ 4 “hệ thống đốt rác sản xuất điện” thấy rằng để sản xuất điện từ rác thải sinh hoạt phải qua một số công đọan xử lý. Sau mỗi công đọan hiệu suất chuyển đổi từ rác thành điện bị giảm dần . Cụ thể:
- Hiệu suất khi đốt rác đạt được η1 = 65% - Hiệu suất thu hồi năng lượng η2 = 60% - Hiệu suất phát điện η3 = 55%
Vậy hiệu suất chuyển đổi từ đốt rác thành điện chỉ còn là η = η1 x η2 x η3 = 0.65 x 0.6 x 0.55 = 0.21
Vậy thực tế đối với lò đốt rác công suất 75 tấn/ngày lƣợng điện đƣợc tạo ra khi đốt trong 1 ngày là: 295.984 x 0,21 = 62.156 KWh. Nếu trong 1 năm nhà máy làm việc 300 ngày với giả thiết là công suất không đổi thì tổng điện năng do nhà máy sản xuất ra sẽ là: 62.156 KWh x 300 ngày = 18.646.800 KWh.
Với lượng điện tạo ra này sẽ cung cấp cho khu Liên Hợp hoạt động và các vùng xung quanh .
Áp dụng công thức tính giá trị hiện tại (NPV) [20] tính cho công nghệ đốt rác tạo điện ở Nam Định với giả thiết sau:
- Thời gian hoàn vốn là 20 năm - Lãi suất là 10%/năm
- Chi phí đầu tư ban đầu: 579.153,27 triệu đồng. (bảng 23)
- Chi phí cho lò đốt rác là: 2.482,26 triệu đồng/năm (bảng 24)
- Chi phí lao động là: 1.180,8 triệu đồng/năm
Kết quả giá trị hiện tại các khoản chi sau 20 năm là: 610.180,091 triệu đồng. Với mức bình quân sản xuất điện hàng năm là: 18.646.800 KWh vậy sau 20 năm sản lƣợng điện sản xuất là: 372.936.000 KWh. Từ đó tính đƣợc giá điện bình quân là: 1.636 đồng/KWh tức là khoảng hơn 8 cents USD/KWh
* Nếu tận dụng được lò đốt rác hiện có tại Nam Định thì khi đầu tư hệ thống