Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày

Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày Thiết kế sơ bộ nhà máy điện rác sử dụng nhiên liệu là chất thải công nghiêp công suất 300 tấn ngày

THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU

RÁC THẢI CÔNG NGHIỆP CÔNG SUẤT 300 TẤN/NGÀY

TỔNG QUAN VÀ HỆ THỐNG

Tổng quan về các công nghệ xử lý CTRSH, CTRCN tại Việt Nam

Ở khu vực đô thị, tình hình phát sinh và xử lý chất thải rắn (CTR) vẫn là một vấn đề môi trường nổi cộm trong nhiều năm, với lượng CTR sinh hoạt khoảng 38.000 tấn/ngày và mức tăng trưởng trung bình khoảng 12% mỗi năm Thành phần chất thải rắn đô thị cho thấy tỷ lệ hữu cơ ở mức 54–77%, trong khi chất thải có thể tái chế (nhựa và kim loại) chiếm khoảng 8–18% Chất thải nguy hại (CTNH) vẫn bị lẫn vào chất thải sinh hoạt và có thể đi tới bãi chôn lấp với tỷ lệ 0,02–0,82% Chất thải rắn y tế phát sinh là một phần dữ liệu hiện có vẫn chưa được làm rõ trong thống kê hiện tại.

600 tấn/ngày với mức độ gia tăng khoảng 7,6% mỗi năm

Công tác phân loại, thu gom và xử lý CTR sinh hoạt đã đạt được những kết quả đáng kể Việc đẩy mạnh phân loại tại nguồn và nâng cao hiệu quả thu gom đã giúp tỷ lệ thu gom và xử lý CTR sinh hoạt duy trì ở mức khoảng 85% trong năm gần đây Các biện pháp cải tiến quy trình xử lý, ứng dụng công nghệ và tăng cường giám sát chất lượng đã góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tiết kiệm nguồn lực và nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống quản lý CTR Đồng thời, sự tham gia của cộng đồng và sự phối hợp giữa các bên liên quan đang được tăng cường, mở ra cơ hội cải thiện liên tục các chỉ số quản lý CTR và đảm bảo phát triển bền vững cho thành phố.

Trong giai đoạn 2014–2015, tỷ lệ CTR sinh hoạt được xử lý tăng lên và đạt 85,3% vào năm 2015 Các công nghệ xử lý CTR sinh hoạt phổ biến gồm chôn lấp, ủ phân hữu cơ và đốt Ở khu vực đô thị, khoảng 34% CTR sinh hoạt được chôn lấp trực tiếp, khoảng 42% được tái chế tại các cơ sở xử lý và phần bã thải còn lại chiếm khoảng 24% được chôn lấp Phần lớn rác thải sinh hoạt đô thị chưa được phân loại tại nguồn; ở một số đô thị lớn, việc phân loại tại nguồn mới chỉ ở mức thí điểm tại một số phường, quận.

1.1.1 Phân loại và tái chế

Phương pháp phân loại và tái chế rác thải là quá trình thu hồi các vật liệu có thể tái chế từ chất thải như giấy, kim loại và nhựa, và có thể được thực hiện bằng phân loại từ nguồn hoặc tại nhà máy xử lý rác thải; phân loại rác từ nguồn giúp tận dụng tối đa nguồn tài nguyên, xử lý triệt để các rác thải độc hại, tiết kiệm chi phí xử lý và bảo vệ môi trường ở mức cao nhất có thể Phương pháp này đã được áp dụng từ lâu ở các nước phát triển và mang lại hiệu quả lớn Ở các đô thị của Việt Nam, phân loại và tái chế rác gần như chỉ được thực hiện tại nhà máy xử lý rác thải; hiện nay tỉ lệ phân loại, tái chế chiếm khoảng 43% Phương pháp phân loại rác tại nguồn mới chỉ được áp dụng thí điểm, còn rất hạn chế do sự thiếu quyết liệt của những người đứng đầu, thiếu sự đồng bộ và hệ thống trong quy trình xử lý, và ý thức của người dân vẫn chưa cao.

1.1.2 Chôn lấp hợp vệ sinh

Chôn lấp hợp vệ sinh là phương pháp chôn rác trong các hố chứa rác được lót lớp chống thấm, rác được đầm chặt và che phủ bằng đất hoặc vật liệu phủ nhằm ngăn nước rỉ rác thấm vào đất và hạn chế mùi, đồng thời giảm phát thải khí từ chất thải Trong quá trình vận hành, nước rỉ rác được thu về hệ thống xử lý và khống chế ô nhiễm, còn khí sinh học như methane được thu gom để đốt hoặc tận dụng làm nguồn năng lượng, giúp giảm tác động đối với môi trường và biến đổi khí hậu Rác được sắp xếp và nén đúng cách, sau khi đầy sẽ được đóng kín bằng lớp đất phủ và được quản lý bằng các biện pháp kiểm soát chất lượng nước ngầm, giám sát môi trường nghiêm ngặt và tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn, nhằm đảm bảo tính bền vững và an toàn cho cộng đồng.

Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 4 khí sinh học được thu gom và xử lí để loại bỏ các yếu tố gây ô nhiễm đất, nước ngầm và không khí.

Chôn lấp hợp vệ sinh đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng về tài nguyên đất và địa điểm, vì các yếu tố giao thông, thủy văn và địa hình ảnh hưởng lớn đến tính khả thi của dự án Đối với nhiều thành phố và khu vực ngoại ô, khó tìm được một bãi rác đáp ứng tiêu chí phù hợp, buộc các nhà máy phải đặt ở vị trí xa hơn và mức trung bình khoảng cách di chuyển lên tới hơn 60 km Việc di chuyển chất thải xa làm tăng chi phí vận hành và tác động môi trường do lượng phát thải thêm vào quá trình xử lý Bãi rác chiếm diện tích lớn là nhược điểm nổi bật của phương pháp xử lý này, ảnh hưởng đến quỹ đất và tiềm năng phát triển khu vực xung quanh.

Trong bối cảnh quỹ đất ngày càng khan hiếm và nhu cầu xử lý rác thải ngày càng tăng, nhiều bãi chôn lấp ở các thành phố bị quá tải, gây ô nhiễm môi trường khu vực lân cận Việc quy hoạch bãi chôn lấp thay thế gặp nhiều khó khăn không chỉ vì bãi chôn lấp hợp vệ sinh phải đáp ứng các yếu tố về giao thông, thủy văn và địa hình mà còn do thiếu quỹ đất và sự phản đối của người dân tại khu vực được lựa chọn Ở châu Âu, chôn lấp được xem là giải pháp xử lý cuối cùng và chỉ ưu tiên cho rác thải vô cơ Tại Việt Nam, do yếu tố kinh tế nên phương pháp chôn lấp vẫn phổ biến và đóng vai trò quan trọng trong quy trình xử lý rác thải, nhưng hiện nay với các chính sách mới sự ưu tiên cho phương pháp này đã giảm dần.

1.1.3 Đốt rác phát điện (WTE) Đốt rác phát điện là phương pháp tận thu năng lượng từ rác thải thông qua quá trình đốt rác thải trong các lò đốt Nhiệt sinh ra từ quá trình cháy rác thải sẽ được dùng để gia nhiệt cho nước, sinh hơi, hơi được sử dụng để quay tuabin, sinh ra điện năng Để đốt được, rác phải có nhiệt trị cao hơn 3347 kJ/kg nhưng vẫn cần nhiên liệu phụ trợ đốt kèm nên để đáp ứng được yếu tố kinh tế thì rác thải yêu cầu cho công nghệ WTE là phải có nhiệt trị cao hơn 4187 kJ/kg.

Công nghệ WTE có thể giảm thể tích rác thải lên đến 90%, giúp giảm diện tích đất chôn lấp đáng kể Khi đốt rác ở nhiệt độ cao, công nghệ này có thể phân hủy các thành phần độc hại lẫn trong rác Dù chiếm diện tích nhỏ hơn so với các phương pháp xử lý rác khác, vốn đầu tư cho công nghệ WTE khá lớn; thông thường, công suất xử lý rác của nhà máy phải trên 200 tấn/ngày thì mới mang lại hiệu quả kinh tế.

Công nghệ WTE (Waste-to-Energy) đã được nghiên cứu và hoàn thiện từ lâu trên thế giới và hiện đang trở thành xu thế xử lý rác thải sinh hoạt đô thị (MSW), đặc biệt ở các nước có diện tích lãnh thổ nhỏ và nền kinh tế phát triển Ở Việt Nam, hiện có duy nhất một nhà máy đốt rác phát điện công suất 7,5 MW đã đưa vào vận hành thương mại, góp phần xử lý khoảng 400 tấn rác mỗi ngày tại thành phố Cần Thơ Ngoài ra, trong năm 2019-2020, một nhà máy điện rác khác đang được xây dựng tại

Hà Nội đóng góp xử lý khoảng 4.000 tấn rác/ngày cho thủ đô, với công suất phát điện dự kiến khoảng 75 MW từ các dự án công nghệ xử lý rác thải thành điện năng Trước đó, tại Sóc Sơn, Hà Nội có nhà máy điện rác, sử dụng chất thải rắn công nghiệp thông thường, công suất khoảng 75 tấn/ngày, phát điện khoảng 1,92 MW, nhưng hiện nay nhà máy này đã dừng hoạt động do chi phí vận hành quá cao Công nghệ Waste-to-Energy (WTE) đang được nhiều địa phương tại Việt Nam quan tâm và được đánh giá là xu thế tất yếu trong giải quyết bài toán xử lý rác thải đô thị hiện nay.

Thiết bị xử lý phân compost hiện vẫn ở mức đơn giản, nhưng quá trình ủ lên men dễ phát sinh mùi hôi thối, khiến việc duy trì các điều kiện môi trường và vận hành an toàn, ổn định, liên tục và lâu dài gặp nhiều khó khăn Do đó chất lượng phân compost thu được thường kém và khó bán ra thị trường Hiện nay các công trình vận hành theo mô hình thương mại hóa rất ít.

1.1.5 Công nghệ khí hóa PLASMA

Công nghệ khí hoá Plasma là một công nghệ mới được nghiên cứu gần đây, nhưng còn tồn tại nhiều vấn đề nổi cộm chưa được giải quyết và hiện nay vẫn ở giai đoạn nghiên cứu thí điểm Các lý do khiến công nghệ này khó thương mại hoá bao gồm tính ổn định chưa cao của quy trình, chi phí đầu tư ban đầu lớn, hiệu suất và tính tin cậy chưa đồng nhất, cũng như những thách thức trong triển khai và tích hợp với hệ thống công nghiệp hiện có Để có thể thương mại hoá rộng rãi, cần tiếp tục nghiên cứu để cải thiện tính ổn định, tối ưu hoá chi phí và xây dựng một hệ sinh thái hỗ trợ vận hành và mở rộng quy mô một cách bền vững.

- Thiết bị phức tạp, đầu tư 1 lần lớn, khó được thị trường chấp nhận.

- Công nghệ khí hoá Plasma có quy trình phức tạp, kỹ thuật yêu cầu cao, chi phí vận hành rất cao

Công nghệ này liên quan đến tro xỉ, nhưng ở một số điều kiện nhất định, các kim loại nặng có thể rò rỉ từ xỉ ra môi trường, tạo thành mối đe dọa tiềm ẩn cho hệ sinh thái và sức khỏe con người.

- Thành phần khí thoát ra từ công nghệ khí hoá Plasma tương đối phức tạp, phải có công nghệ xử lý phức tạp

Trong quá trình tan chảy kim loại, một lượng lớn kim loại và khí có tính axit được giải phóng, sinh ra tro bay tan chảy và các chất thải khí khác Lượng chất thải này tạo ra gánh nặng xử lý khí thải và tro bay tan chảy rất lớn, đòi hỏi các biện pháp kiểm soát ô nhiễm và chi phí vận hành cao để bảo vệ môi trường và đảm bảo hiệu quả sản xuất.

Xu thế và sự cần thiết đầu tư nhà máy điện rác Việt Nam

1.2.1 Xu thế của thế giới

Thị trường thải năng lượng (WTE) dự kiến tăng trưởng với tốc độ cao khoảng 6,45% trong giai đoạn dự báo 2020–2025, nhờ sự gia tăng phát sinh chất thải và mối quan tâm ngày càng lớn đối với quản lý chất thải nhằm đáp ứng nhu cầu đô thị bền vững Sự tập trung ngày càng mạnh vào các nguồn năng lượng phi hóa thạch đang thúc đẩy việc áp dụng công nghệ WTE Tuy nhiên, thị trường bị hạn chế bởi chi phí lò đốt đắt đỏ, đặc biệt khi giá năng lượng biến động.

Trang 6 cho thấy nhiều nhà máy gặp khó khăn khi chi phí vận hành tăng cao và không thể trang trải Hơn nữa, một số nước châu Âu và Nhật Bản đang đẩy mạnh tái chế như một chiến lược, giúp tiết kiệm năng lượng gấp ba đến năm lần so với các phương án truyền thống, từ đó hạn chế thị trường thải năng lượng.

Công nghệ nhiệt dự kiến sẽ thống trị thị trường năng lượng thải vào năm

Trong năm 2019, sự phát triển ngày càng mạnh của công nghệ đốt và khí hóa chất thải cùng với lượng chất thải phát sinh tăng lên đáng kể đã trở thành xu hướng nổi bật, đặc biệt từ các nền kinh tế đang phát triển ở khu vực châu Á-Thái Bình Dương Xu hướng này đặt lên hàng đầu nhu cầu đầu tư vào cơ sở hạ tầng xử lý chất thải và công nghệ chuyển hóa rác thành nguồn năng lượng, nhằm tối ưu hóa hiệu quả và giảm thiểu tác động môi trường tại khu vực tiềm năng này.

Các công nghệ thải năng lượng mới nổi, như Dendro Liquid Energy (DLE), cho thấy hiệu quả gấp bốn lần trong sản xuất điện so với các phương pháp hiện tại Bên cạnh hiệu suất cao, chúng còn mang lại lợi ích môi trường với việc không thải khí nhà kính và giảm thiểu các vấn đề nước thải tại nhà máy Với những ưu điểm này, dự kiến sẽ mở ra cơ hội thị trường đáng kể cho các nhà đầu tư và doanh nghiệp trong những năm tới.

Châu Á-Thái Bình Dương chiếm lĩnh thị trường trên toàn cầu, với phần lớn nhu cầu đến từ Trung Quốc và Nhật Bản

1.2.2 Xu thế của Việt Nam

Trong 25 năm qua, Việt Nam đã đạt được những bước tiến đáng kể về phát triển kinh tế - xã hội Những năm qua , tốc độ đô thị hóa diễn ra rất nhanh đã trở thành nhân tố tích cực đối với phát triển kinh tế - xã hội của đất nước Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích về mặt kinh tế - xã hội, đô thị hóa quá nhanh đã tạo ra sức ép về nhiều mặt, dẫn đến suy thoái giảm chất lượng môi trường và phát triển không bền vững Lượng chất thải phát sinh tại các đô thị và khi công nghiệp ngày càng nhiều với thành phần phức tạp. Để đáp ứng nhu cầu xử lý rác/chất thải rắn nêu trên, theo chiến lược quốc gia về quản lý tổng hợp chất thải rắn và theo chương trình dầu tư xử lý chất thải rắn của Chính phủ, phải xây dựng các nhà máy xử lý rác thải có công nghệ tiên tiến phù hợp với điều kiện của Việt Nam.

1.2.3 Sự cần thiết đầu tư nhà máy điện rác Việt Nam

Hiện nay, ở Việt Nam, xử lý rác thải sinh hoạt đô thị chủ yếu bằng chôn lấp nên vẫn còn nhiều bãi rác lộ thiên, thiếu các biện pháp xử lý phù hợp và gây ô nhiễm nghiêm trọng đối với môi trường cũng như nguồn nước ngầm của thành phố Đốt rác phát điện là công nghệ xử lý rác thải tiên tiến, giúp giảm thiểu tác động tiêu cực lên môi trường so với các phương pháp truyền thống và đồng thời khai thác năng lượng từ rác thải Ở các nước phát triển, quản lý rác thải đang hướng tới “tài nguyên hóa” nhằm tạo ra nguồn năng lượng và các sản phẩm hữu ích từ rác thải, thúc đẩy sự phát triển của các dự án đốt rác phát điện.

Chôn lấp truyền thống gây ra mối nguy hại lớn đối với bầu không khí, đất đai, nguồn nước và môi trường xung quanh Công nghệ đốt rác phát điện có thể vô hiệu hóa rác thải bằng cách đốt ở nhiệt độ cao, cho phép xử lý hầu hết các vật chất, kể cả một số chất có hại Ở nhiệt độ này, các chất dioxin cũng bị phân hủy, không thể phát tán vào bầu không khí Xét về hiệu quả lâu dài và các tiêu chí tổng hợp, lợi ích xã hội và kinh tế khi xử lý rác thải theo công nghệ đốt rác phát điện là đáng kể.

“công nghệ xanh” đốt rác phát điện là rất lớn.

Về mặt lợi ích kinh tế: biến rác thành nguồn tài nguyên sản xuất ra điện và tổng hợp tái chế ra sản phẩm hữu ích cho cuộc sống.

1.2.4 Mô hình nhà máy điện rác phù hợp trong điều kiện Việt Nam Điện rác là bước tiến vượt bậc về công nghệ so với các nước trong khu vực, biến rác thải thành tài nguyên Công nghệ này không chỉ xử lý rác triệt để nhất mà có thể đưa Việt Nam trở thành nước xuất khẩu hàng đầu về dây chuyền đặc biệt này ra các nước trong khu vực và trên thế giới.

Việc xây dựng nhà máy điện rác sẽ dần thay thế công nghệ chôn lấp rác, đồng thời hồi sinh các bãi rác cũ thành công viên cây xanh hoặc đất sản xuất công nghiệp, qua đó giảm thiểu ô nhiễm đất, không khí, nước mặt và nước ngầm Hệ thống này có thể thu hồi và tái sử dụng các vật liệu hữu ích từ rác, đồng thời cung cấp nguồn năng lượng xanh từ quá trình xử lý chất thải rắn, góp phần thúc đẩy kinh tế tuần hoàn Nhờ đó, phát thải khí nhà kính được giảm thiểu, chống biến đổi khí hậu và nâng cao chất lượng môi trường sống.

Phạm vi nghiên cứu của đồ án

1.3.1 Công suất rác cần xử lý cho toàn nhà máy

Nhiên liệu được khai thác từ chất thải rắn sinh hoạt với công suất thiết kế 300 tấn/ngày Trong đó nước rỉ rác chiếm 20% khối lượng chất thải này Vì vậy, công suất rác thực tế cần xử lý sẽ là 240 tấn/ngày.

1.3.2 Thành phần rác thải đầu vào lò đốt

Rác chủ yếu chứa các chất hữu cơ dễ gây ô nhiễm môi trường sống của chúng ta Vì thế, rác sinh hoạt được hiểu là những tàn tích hữu cơ còn lại sau hoạt động sinh hoạt của con người Rác thải được phân loại thành rác thải sinh hoạt, rác thải công nghiệp và rác thải chăn nuôi, mỗi loại có nguồn gốc và đặc điểm riêng biệt Tuy nhiên, chúng vẫn bị xả thải ra môi trường theo nhiều cách khác nhau do công tác quản lý rác thải chưa đồng bộ, dẫn tới ô nhiễm và tác động xấu tới đất, nước và không khí.

1.3.3 Các nội dung chính của đồ án

Chương 1 : Tổng quan và hệ thống

Chương 2 : Tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lý

Chương 3 : Tính toán lựa chọn thiết bị

Lựa chọn công nghệ xử lý khói thải, công nghệ xử lý nước rỉ rác và công nghệ đốt rác phù hợp.

Sơ đồ công nghệ

Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 8

Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ nhà máy điện rác

Quá trình tiếp nhận rác sinh hoạt diễn ra ở hố rác, sau đó rác được cẩu lên buồng đốt kiểu ghi và đốt cháy Nhiệt lượng từ quá trình đốt rác được dùng để gia nhiệt nước cấp, nước cấp hóa hơi được đưa vào tuabin để quay tuabin và phát điện Hơi nước sau khi gia nhiệt được đưa qua các cấp của tuabin để sinh công, rồi xuống bình ngưng để ngưng tụ thành nước và tiếp tục cho chu trình cấp nước.

Các sản phẩm khác của quá trình:

Nước rỉ rác được xử lý trong hệ thống xử lý nước thải của nhà máy, đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng nước sau xử lý đạt yêu cầu Sau đó, nước rỉ rác được tái sử dụng trong các công đoạn sản xuất của nhà máy, giúp tiết kiệm nước và tối ưu quy trình vận hành Quá trình xử lý nước rỉ rác được thiết kế để không thải ra môi trường, giảm thiểu tác động đến môi trường và tuân thủ các quy định về bảo vệ môi trường.

Tro xỉ và tro bay được thu hồi và tái sử dụng làm vật liệu xây dựng không nung, giúp giảm thiểu chất thải và tiết kiệm tài nguyên Tro bay kết hợp với các phụ gia xử lý khói như vôi bột và than hoạt tính được thu hồi để xử lý và quản lý môi trường hiệu quả, đồng thời nâng cao hiệu quả loại bỏ bụi và khí thải Các sản phẩm từ quá trình này có thể được dùng lại trong các công trình xây dựng hoặc được đưa đến khu vực chôn lấp hợp vệ sinh để đảm bảo an toàn cho môi trường.

Khói thải được xử lý trước khi thải ra môi trường bằng cách khử NOx, SOx, gốc axit và phuran/dioxin, đồng thời lọc bụi để đảm bảo các yêu cầu quy định Quy chuẩn được so sánh tại ống khói là QCVN 61-MT: 2016/BTNMT.

- Những sản phẩm từ quá trình đốt rác phát điện đều được xử lý triệt để đảm bảo các tiêu trí an toàn với môi trường.

1.4.2 Hệ thống tiếp nhận, lưu trữ và vận chuyển rác

1.4.2.1 Quy trình hệ thống và cơ sở vật chất cấu thành

Quy trình của hệ thống xử lý rác thải bắt đầu khi xe vận chuyển rác được đưa vào nhà máy, trải qua kiểm tra và cân đo tại trạm cân rồi đổ xuống sảnh tiếp nhận và bể chứa lưu trữ Tại bể chứa, rác được ủ và phân hủy các chất hữu cơ trong bể kín từ 7–12 ngày; trong quá trình này nước rác được tách ra, làm giảm độ ẩm và tăng nhiệt trị của rác, mùi được thu gom và dẫn về lò đốt Suốt thời gian ủ và tách nước, cẩu rác sẽ đảo trộn và vận chuyển rác từ cửa nhận rác về phễu cấp rác của lò đốt mỗi ngày, nhằm xé và đồng đều hóa hỗn hợp rác thải; sau khi độ ẩm đạt mức ổn định, rác được đưa vào lò đốt Hệ thống bao gồm các cơ sở vật chất như trạm cân, sảnh tiếp nhận rác, cửa dỡ rác tự động, bể chứa rác, cẩu rác và hệ thống đo đếm tự động.

1.4.2.2 Kiểm tra và cân đo

Xây dựng sàn kiểm tra bên cạnh cửa vào trạm bơm nhằm tăng cường công tác an toàn và hiệu quả vận hành, đồng thời sắp xếp nhân viên chuyên trách và trang bị đầy đủ công cụ, máy móc cần thiết cho quá trình kiểm tra Lắp đặt biển báo kiểm tra xe ở phía trước sàn kiểm tra để thông báo quy trình cho các xe vận chuyển rác Khi nhân viên kiểm tra nhận thấy xe vận chuyển rác có dấu hiệu bất thường, họ có thể yêu cầu phương tiện đó tiến vào khu vực dừng xe của sàn kiểm tra để tiến hành kiểm tra chi tiết.

Bể chứa rác lưu trữ rác thải và điều tiết khối lượng rác, đồng thời có thể được sử dụng để tiến hành xử lý trộn rác, khử nước và tạo hỗn hợp, nhằm điều tiết chất lượng rác đầu ra Thiết kế bể chứa rác cần cân nhắc khả năng mở rộng trong tương lai để đáp ứng sự gia tăng của lượng rác và nhu cầu xử lý.

Xác định dung tích bể chứa rác dựa trên cân bằng lượng rác cung ứng hàng ngày có thể biến động lớn Đồng thời, rác nguyên sinh có hàm lượng nước cao không thích hợp đưa trực tiếp vào lò đốt và cần được tích chứa trong bể rác tối thiểu 7 ngày để nước rác thoát ra, đảm bảo đốt rác ổn định của lò đốt Để giảm diện tích chiếm dụng và tăng dung tích hữu ích của hầm chứa, bể chứa rác được thiết kế theo hình thức chất đống cao một bên.

Bể chứa rác cho dự án được thiết kế với kết cấu bê tông cốt thép, mang tính bán ngầm và khép kín để đảm bảo kín nước và an toàn môi trường Kết cấu được gia cố để chống thấm và chống ăn mòn, tăng tuổi thọ và khả năng vận hành liên tục Bể luôn hoạt động ở trạng thái áp suất âm, giúp ngăn ngừa rò rỉ khí và nước ra ngoài và tối ưu hiệu quả xử lý chất thải.

Khí trong bể chứa rác được hút bằng quạt gió công suất cao, đẩy tới lò đốt nhằm kiểm soát mùi hôi và ngăn ngừa tích tụ khí metan, đồng thời duy trì áp suất âm trong bể chứa để vận hành an toàn và hiệu quả.

Phía trên bể chứa rác có lắp đặt phòng điều khiển máy cẩu, trong phòng được thông gió tốt, lưu thông không khí liên tục với bên ngoài, cách ly hoàn toàn với bể chứa rác Nhân viên thao tác điều khiển máy cẩu có tầm nhìn bao quát toàn bộ bể chứa rác

Do hàm lượng nước trong rác tương đối cao nên trong quá trình tích chứa sẽ có nước rác rỉ ra, vì thế thiết kế bể chứa rác cần phải có lợi cho việc thoát nước rỉ rác, thiết kế chống thấm đối với đáy bể chứa rác, có độ dốc nhất định, phần chân tường phía trước bể chứa có lưới thép không gỉ nhằm làm cho nước rỉ rác được thu gom đến bể chứa, nước rỉ rác sau khi thu gom được bơm tới trạm xử lý nước rác để xử lý

Hệ thống gồm bể chứa rác, rãnh thu gom nước rỉ rác và bể thu gom nước rỉ rác được thiết kế chống ăn mòn để ngăn nước rỉ rác đổ lên bê tông chân tường Các rãnh thu gom nước rỉ rác và bể thu gom nước rỉ rác được bổ sung thiết bị hút gió nhằm khử mùi và duy trì thông thoáng trong quá trình sửa chữa.

1.4.2.4 Hệ thống thu gom và vận chuyển nước rỉ rác

Khi hàm lượng nước trong rác cao, nước rỉ rác hình thành trong quá trình tích chứa và có thể rò rỉ ra ngoài Vì vậy, thiết kế bể chứa rác cần tối ưu để dẫn nước rỉ rác và ngăn thấm nước ra nền Đáy bể chứa rác được thiết kế chống thấm, phần đáy và tường trước bể chứa rác cần lắp đặt lưới thép không gỉ để nước rỉ rác chảy vào bể thu gom nước rỉ rác tích chứa tạm thời Khi lượng nước rỉ rác tích tụ đạt mức nhất định, nó sẽ được bơm đến trạm xử lý nước rỉ rác để tiến hành xử lý.

Trong rác thải sinh hoạt, hàm lượng nước cao khiến rác tích tụ trong bể chứa sinh ra một lượng nước nhất định Lượng nước rỉ ra từ rác thoát ra qua lưới thép ở đáy bể chứa rác, ảnh hưởng đến lưu lượng nước và hiệu quả xử lý Việc quản lý nước rỉ này đóng vai trò quan trọng trong tối ưu quá trình phân hủy và vận hành hệ thống xử lý rác, đồng thời giảm nguy cơ tràn nước và tích tụ nước trong bể.

Hình 1.2 Sơ đồ thu gom nước rỉ rác

1.4.3 Hệ thống lò đốt rác

Rác thải sinh hoạt được đưa vào phễu, rơi xuống cửa nạp và bộ nạp, tại đây rác được đẩy vào buồng sấy của lò đốt.

Hình 1.3 Hệ thống lò đốt rác sản xuất hơi quá nhiệt

1.4.4 Hệ thống cung cấp rác trước lò đốt

TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ

Lập sơ đồ nguyên lý cho tổ máy

Lựa chọn và xây dựng sơ đồ nhiệt nguyên lý

Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý

Ban đầu, hơi nước được sinh từ lò hơi và qua bộ quá nhiệt ở thông số 40 bar, 400°C, sau đó đi qua van stop vào tuabin để giãn nở sinh công và làm cho tuabin quay Trục tuabin liên kết với trục máy phát qua hộp giảm tốc, cho máy phát quay ở tần số 50 Hz và phát điện Sau quá trình giãn nở và sinh công, một phần hơi được trích và đưa vào bình ngưng nhờ nước làm mát từ tháp giải nhiệt, phần còn lại được ngưng tụ và bơm ngưng về bình gia nhiệt hạ áp Nước ngưng được gia nhiệt nhờ hơi trích từ tuabin và sau đó đi vào bình khử khí để loại bỏ khí không ngưng; trạng thái sôi của bình khử khí được duy trì nhờ hơi trích thông qua van điều chỉnh để gia nhiệt cho nước ngưng Nước ngưng từ bình khử khí được bơm cấp vào các bình gia nhiệt cao áp, nơi nước cấp được gia nhiệt nhờ hơi trích, sau đó nước cấp được cấp vào lò hơi để nhận nhiệt và sinh hơi, tiếp tục được gia nhiệt tới trạng thái quá nhiệt tại bộ quá nhiệt Nước ngưng từ bình gia nhiệt cao áp được dồn cấp và đưa về bình khử khí, nước ngưng từ bình gia nhiệt hạ áp được đưa về bình ngưng.

2.2 Xây dựng quá trình giãn nở trên đồ thị i-s

Hình 2.8 Quá trình giãn nở dòng hơi trên đồ thị i-s

Bảng 2.1 Thông số các cửa trích

Cửa trích Áp suất (bar) Nhiệt độ ( o C)

Thông số về lượng hơi đi trèn trục, cấp cho ejector,rò rỉ, xả lò như sau:

Bảng 2.2: Thông số chất thải đầu vào

Nhiệt trị thấp của nhiên liệu được xác định theo công thức Medeleep:

Lập bảng thông số hơi và nước

Bảng thông số hơi - nước Điểm Thiết bị

Thông số hơi Thông số BGN Thông số nước

Hiệu ttr [ o C] ptr [bar] itr [kj/kg] pBGN suất

Tính toán cân bằng nhiệt cân bằng vật chất

2.4.1 Tính cân bằng nhiệt bình phân ly

Hình 2.9 Sơ đồ nhiệt bình phân ly cân bằng

Bảng 2.3: Thông số nhiệt động của bình phân ly

STT Tên đại lượng Công thức Giá trị Đơn vị

2 Entanpi nước xả lò 1087,43 kj/kg

3 Áp suất bình phân ly pbpl 2 bar

4 Entanpi hơi tận dụng vào bình khử khí i =ih ' bpl + x.(i - i '' bpl ' bpl) 2596,890 kj/kg

6 Entanpi nước xả ở bình phân ly i xả '

Ta có phương trình cân bằng nhiệt cân bằng vật chất như sau:

Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 22 i x α x α xả i xả = α h i h +

Giải hai phương trình trên ta được: α xả ' =¿ 0,007 α h =¿ 0,003

2.4.2 Cân bằng bình gia nhiệt nước bổ sung

Hình 2.3 Sơ đồ cân bằng nhiệt bình gia nhiệt nước bổ sung

Bảng 2.4: Thông số nhiệt động của bình gia nhiệt nước bổ sung

1 Entanpi nước xả từ bình phân ly 504,684 kj/kg

2 Lưu lượng nước xả từ bình phân ly 0,007

3 Lưu lượng nước bổ sung 0,021

Entanpi nước bổ sung trước khi vào BGN bổ sung

Ta có mối liên hệ entanpy giữa 2 dòng nước:

Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 23 α x ' α bs = α rr + α xả

Phương trình cân bằng nhiệt:

Giải hệ phương trình trên ta có: i bs s =¿ 208,493 kj/kg i xảbỏ =¿ 250,293kj/kg

2.4.3 Tính cân bằng nhiệt bình gia nhiệt cao áp

Hình 2.4 Sơ đồ cân bằng nhiệt bình GNCA

Bảng 2.5 Thông số nhiệt động của bình GNCA

T Tên đại lượng Công thức Giá trị Đơn vị

1 Entanpi của hơi trích vào

2 Entanpi của nước ngưng ra khỏi BGNCA 807,57 kj/kg

3 Entanpi của nước cấp vào

4 Entanpi nước cấp ra khỏi 743,33 kj/kg

Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 24 i bs s = i xảbỏ −¿ 41.

= α bs ( i bs s - i bs tr ) i nc vCA i CA v i CA r

BGNCA αnc=1 + α + α + α +ej xả ch αrr

Ta có phương trình cân bằng nhiệt cho bình GNCA2:

Lượng hơi trích vào bình GNCA2: α 1=[1,029.(589,034 743,33− )]

2.4.4 Tính độ gia nhiệt bơm cấp

Hình 2.6 Sơ đồ độ gia nhiệt của bơm cấp

Bảng 2.7: Thông số nhiệt động của bơm cấp

ST Tên đại lượng Công thức Giá trị Đơn

Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 25 i nc rCA α 1 ( i CA r −i CA v ) η=α nc (i nc vCA −i nc rCA ) α 1=[ α nc (i nc vCA −i nc rCA )] η ( i CA r −i CA v )

1 Áp suất hơi mới 40 bar

3 Trở lực ống đầu hút 3 bar

4 Trở lực ống đầu đẩy 5 bar

5 Trở lực các bình gia nhiệt cao áp 3 bar

6 Trở lực các bộ hâm nước 3 bar

9 Thể tích riêng của nước ở đầu đẩy 0,00129 m 3 /kg

10 Thể tích riêng của nước ở đầu hút 0,00105 m 3 /kg

11 Khối lượng riêng của nước ở đầu hút 775,194 kg/m 3

12 Khối lượng riêng của nước ở đầu đẩy 952,381 kg/m 3

Cột áp đầu hút bơm cấp:

Cột áp đầu đẩy của bơm cấp: Độ chênh cột áp bơm cấp:

Thể tích riêng trung bình của nước: Độ gia nhiệt bơm cấp:

Entanpi của nước cấp ra khỏi bơm cấp:

H v đ ρ đ =1/v đ ρ h =1/v h p h =p BKK +ρ g H h −∆ p tlh =¿ 248857,143 pa p đ =p BH +∆ p tlđ +Σ Δ p BGNCA +Σ Δ p HN +ρ g H đ =¿ 5404186,047 pa

=¿ 7,267 kj/kg i nc rBC =τ+i BKK

2.4.5 Tính cân bằng bình khử khí

Hình 2.7 Sơ đồ cân bằng nhiệt bình khử khí

Bảng 2.8: Thông số nhiệt động của bình khử khí

1 Lưu lượng nước ngưng dồn từ BGNCA α 1 0,074

3 Entanpi hơi trích đến bình khử khí i 2 3008,33 kj/kg

4 Lưu lượng hơi tận dụng từ bình phân ly α h 0,003

5 Entanpi hơi tận dụng từ bình phân ly i h 2596,89 kj/kg

6 Lưu lượng nước bổ sung α bs 0,0212

7 Entanpi nước bổ sung i bs s 208,493

8 Lưu lượng nước cấp ra khử khí α nc =1+ α xả + α ch + α rr + α ej 1,029

9 Entanpi nước cấp ra khử khí i kk

10 Căn bằng lưu lượng nước ngưng α nn = α nc −α 1 − α 2 −α h − α bs 0,882

BGNHA i nc rHA 438,979 kj/kg

Phương trình cân bằng bình khử khí:

Lưu lượng hơi trích khử khí:

2.4.6 Tính cân bằng bình GNHA1

Hình 2.8 Sơ đồ cân bằng nhiệt bình GNHA1

( α 2 i 2 + α h i h + α bs i bs s + α nn i n rHA + α 1 i 1 r ) i kk

' α nc −α h i h - α bs i bs s −(¿¿nc−α 1−α h −α bs ).i nc r H A −α 1 i 1 r i 2−i nc r H A α 2=¿

Bảng 2.9: Thông số nhiệt động bình GNHA1

2 Entanpi nước đọng ra khởi BGNHA i 3

3 Entanpi nước ngưng ra khỏi BGNHA i nn rHA1 313,830 kj/kg

4 Entanpi nước ngưng vào BGNHA i nn vHA1 167,540 kj/kg

5 Lượng nước ngưng chính qua BGNHA α nn 0,882

Phương trình cân bằng nhiệt cho bình GNHA1: α 3 ( i 3−i 3

' ) η=α nn (i nn rHA1−i nn vHA 1) Lượng hơi trích cho bình GNHA1: α 3=0,882.(313,83 167,54− )

2.4.7 Tính cân bằng bình GNHA2

Hình 2.8 Sơ đồ cân bằng nhiệt bình GNHA 2

Bảng 2.10: Thông số nhiệt động bình GNHA1

STT Tên đại lượng Công thức

1 Entanpi của hơi trích vào BGNHA2 2440,079 kj/kg

2 Entanpi của nước ngưng ra khỏi

3 Entanpi của nước cấp vào BGNHA2 313,83 kj/kg

4 Entanpi nước cấp ra khỏi BGNHA2 438,979 kj/kg

5 Lượng nước cấp vào BGNHA2 α nn 0.882

7 Lượng nước ngưng từ BGNHA 1 0.057

8 Entanpy nước ngưng từ BGNHA 1 i 3 r 376,97 kj/kg

Phương trình cân bằng nhiệt cho bình GNHA:

−i 4 r i 3 v ¿+α α 4 ¿ η=α nn (i nn vHA2−i nn rHA2) Lượng hơi trích cho bình GNHA: i α nn (¿¿nn vHA2 −i nn rHA2) η +α 3 i 4 r −α 3 i 3 r ¿¿ ¿ α 4=¿ ¿

2.4.8 Tính toán kiểm tra cân bằng bình ngưng a) Tính cân bằng vật chất:

Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 30 i 4 v i nn rHA2 i 4 r i nn vHA2 α 3 α k

Vậy ta có α = 0,76k b) Tính toán lưu lượng nước làm mát:

Lấy độ gia nhiệt cho nước làm mát là 10 C, ta có phương trình cân bằng 0 nhiệt cho bình ngưng như sau: α k (i k −i BN )=α lm c p Δt

Bảng 2.11: Thông số nhiệt động của bình ngưng

Tên thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị

Lưu lượng hơi thoát vào BN α k 0,76

Entanpi của hơi thoát vào BN i k 2330,079 kJ/kg

Entanpi của nước ngưng đi ra khỏi BN i BN 167,54 kJ/kg

Nhiệt rung riêng của nước làm mát c p 4,18 kJ/kg.K

Lưu lượng nước làm mát: α LM =α k (i k −i BN )

2.4.9 Tính cân bằng công suất tuabin

Lấy hiệu suất cơ khí và hiệu suất máy phát lần lượt là: 0,99% và 0,99%

Bảng 2.12: Bảng xác định hệ số không tận dụng nhiệt giáng Điểm trích α i i i y i α i y i

Bảng 2.13: Bảng xác định tiêu hao hơi vào tuabin

Nhiệt trị thấp của nhiên liệu 16866,36 kJ/kg

Tiêu hao nhiệt cho lò hơi 48022,275 kW

Tiêu hao hơi vào lò hơi 19,4352136

Tiêu hao hơi vào tuabin 18,8874768 kg/s

Lưu lượng hơi vào tuabin

Hiệu suất máy phát điện 0.99

Hiệu suất truyền động cơ khí 0.99

Tổng lưu lượng hơi vào tuabin We

Bảng 2.14: Kết quả tính toán công suất mỗi cụm tầng

Cửa trích D (kg/s)i h (kj/kg)i N i (kw)

Công suất phát điện ở đầu ra tổ máy:

Xác định các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của tổ máy

2.5.1 Tiêu hao hơi vào tuabin

2.5.2 Suất tiêu hao hơi cho tuabin d o =D o

2.5.3 Tiêu hao nhiệt cho tuabin

2.5.4 Suất tiêu hao nhiệt cho tuabin q TB =Q TB

2.5.5 Tiêu hao nhiệt cho lò hơi

Q LH =D 0 α nc ( i qn −i nc )=¿ 48022,275 kW

2.5.6 Suất tiêu hao nhiệt cho lò hơi q LH =Q LH

2.5.7 Tiêu hao nhiệt cho toàn bộ tổ máy

Lấy hiệu suất lò hơi là: η LH =0.82

2.5.8 Suất tiêu hao nhiệt cho toàn bộ tổ máy q c =Q c

2.5.9 Hiệu suất truyền tải môi chất trong nhà máy η tr =Q TB

2.5.10 Hiệu suất của thiết bị tuabin η TB =N e

2.5.11 Hiệu suất của toàn tổ máy η c =N e

2.5.12 Tiêu hao nhiên liệu cho toàn bộ tổ máy

2.5.13 Suất tiêu hao nhiên liệu cho toàn bộ tổ máy b=B

TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH CỦA TỔ MÁY

Tính toán, lựa chọn các thiết bị gian máy

Bơm cấp nước là thiết bị quan trọng để gia áp nước cấp cho hệ thống lò hơi của nhà máy nhiệt điện, đòi hỏi tính ổn định và liên tục trong mọi điều kiện vận hành Việc lựa chọn bơm cấp cho lò hơi cần cân nhắc để đảm bảo sự làm việc chắc chắn và liên tục của hệ thống Bộ truyền động cho bơm có thể là tuabin hơi hoặc động cơ điện; tuabin hơi thích hợp cho các nhà máy có công suất lớn, còn trong thiết kế này chúng ta chọn bơm chạy bằng động cơ điện Hệ thống bơm được cấu hình với một bơm chính và hai bơm phụ, mỗi bơm phụ có công suất bằng 50% công suất của bơm chính, nhằm tăng tính dự phòng và linh hoạt vận hành.

Bảng 3.1: Thông số bơm cấp

1 Lưu lượng nước cần thiết cấp cho lò hơi G nc =α nc D o ρ 0,02249997 m 3 /s

2 Lưu lượng nước cần thiết thực tế G nc

3 Cột chênh cột áp thực tế Δ p bc 5155328,904 pa

Công suất cần thiết của động cơ điện kéo bơm cấp:

' Δ p bc η =¿ 153728,1628W Công suất động cơ thực tế cần chọn:

Ta chọn bơm chính có công suất 170 kW, 2 bơm dự phòng có công suất mỗi bơm 170 kW.

Hình 3.1 Sơ đồ xác định cột áp bơm ngưng

Bảng 3.2: Thông số bơm ngưng

1 Lưu lượng nước ngưng do hơi thoát ngưng tụ α k 0,76

2 Lưu lượng nước đọng dồn về từ bộ làm mát hơi chèn α ch 0,005

Lưu lượng nước đọng dồn về từ bộ làm mát hơi ejector α ej 0,005

4 Lưu lượng thể tích bơm ngưng G bn =D 0 (α k +α ej +α ch )

5 Lưu lượng thể tích bơm ngưng thực tế G bn

Khối lượng riêng trung bình của nước ở đầu đẩy và đầu hút ρ 863,787 kg/m 3

7 Chiều cao tính từ mức H h 2 m

Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 36 nước trong khoang nước của bình ngưng tới miệng hút của bơm ngưng

Chiều cao tính từ miệng đẩy của bơm đến đầu ống đưa vào cột khử khí

9 Chiều cao chênh lệch mức nước đầu đẩy và đầu hút H ch 23

Tổng chở lực đường ống đầu đẩy, đầu hút cấc trở lực của BGNHA và các trở lực của các van, thiết bị khác

Cột áp đầu hút bơm ngưng: p h =p k +ρ g H h =¿ 24327,50831 pa

Cột áp đầu đẩy của bơm ngưng: p đ =p kk +∑ Δ p tl +ρ g H đ 23843,854pa

Chiều cao chênh lệch cột áp toàn phần của bơm ngưng: p

Công suất động cơ cần để kéo bơm ngưng: w bn =G bn

Vậy ta chọn 2 bơm ngưng mỗi bơm có công suất 17 kW

3.1.3 Tính chọn bơm tuần hoàn

Bảng 3.3: Các thông số để tính chọn bơm tuần hoàn

1 Lượng nước tuần hoàn làm G k =m D k =m D α 0 k 861,2689 m 3 /s

Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 37 mát bình ngưng

3 Nhiệt độ trung bình của nước tuần hoàn t n 28 ℃

4 Khối lượng riêng của nước tuần hoàn ρ n 992,5657 kg/m 3

5 Lưu lượng nước mỗi bơm phải cung cấp cho tổ máy G th =1,05.G k ρ n

6 Lưu lượng nước thực tế cần dùng G th

9 Tốc độ nước làm mát đi trong ống bình ngưng ω 2 m/s

10 Hệ số thực nghiệm (chọn ống đường kính 26 mm) b 0,085

11 Số chặng đường nước của bình ngưng z 2

12 Hiệu suất của bơm tuần hoàn η 0,9

Trở lực của bình ngưng: Δ p bn =z (b ω 1,75 +0,135.ω 1,5 ).0,981.10 4 101 pa

Sức ép của bơm nước tuần hoàn (cao hơn 5% so với tính toán): p tl ρ g h+Δ p bn +∑ ¿.1,05 ¿

Công suất của động cơ kéo bơn tuần hoàn: w bth =G th

0,9 843457W Vậy ta chọn bơm tuần hoàn có công suất 400 kW

Để nâng cao hiệu suất của thiết bị tuabin, một trong những phương pháp hiệu quả là giảm nhiệt độ hơi thoát ra khỏi tuabin Ở các tuabin hiện đại, tầng cuối cùng thường duy trì độ chân không cao, tức là áp suất tuyệt đối ở đó rất thấp Độ chân không này được hình thành nhờ quá trình ngưng tụ hơi trong bình ngưng – một thiết bị đặc biệt – và quá trình ngưng tụ diễn ra bằng cách đưa hơi ở áp suất không đổi qua môi trường làm lạnh để hấp thụ nhiệt ẩn hóa hơi Môi trường làm lạnh thường dùng nước, thỉnh thoảng là không khí Nhiệt độ của môi trường làm lạnh cần thấp hơn nhiệt độ của hơi ngưng tụ để đạt hiệu quả tối ưu.

Thực chất, bình ngưng là một thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt, được thiết kế để có một bề mặt truyền nhiệt phù hợp nhằm làm ngưng tụ hơi và cho hơi thoát khỏi tuabin Việc chọn bình ngưng đúng nghĩa là lựa chọn một thiết bị trao đổi nhiệt có khả năng truyền nhiệt đủ lớn và hiệu quả để ngưng tụ liên tục, đảm bảo dòng khí từ tuabin được xử lý thông suốt Để thiết kế và đánh giá bình ngưng người ta sử dụng các phương trình tính toán truyền nhiệt trong bình ngưng nhằm xác định hệ số trao nhiệt, diện tích bề mặt cần thiết và các tham số nhiệt động lực học liên quan.

Cân bằng năng lượng nhiệt giữa hơi ngưng tụ và nước làm mát:

Phương trình truyền nhiệt trong bình ngưng:

- D : Lưu lượng hơi thoát từ tuabin:k D k ,34677(kg/s)

- i : Entanpi hơi vào bình ngưng:k i = 2330,92 (kJ/kg)k

- i' : Entanpi nước ngưng ra khỏi bình ngưng:k i' = 146,64 (kJ/kg)k

−Δt tb : Độ hâm nước trong bình ngưng

Nhiệt độ nước làm mát vào bình ngưng là tham số quan trọng, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, khí hậu và sơ đồ làm mát được áp dụng Ở Việt Nam, khi hệ thống làm mát sử dụng tháp giải nhiệt, ta chọn nhiệt độ nước làm mát bình ngưng t bằng với mức chênh lệch nhỏ so với nhiệt độ nước vào, cụ thể ta đặt t = 1°C, nhằm tối ưu trao đổi nhiệt và tiết kiệm năng lượng Việc xác định nhiệt độ nước làm mát bình ngưng cần xem xét đặc điểm khí hậu địa phương, lưu lượng và tính chất nước, cũng như thiết kế của vòng tuần hoàn làm mát để đảm bảo hiệu suất vận hành và an toàn cho hệ thống.

Nhiệt độ nước làm mát ra khỏi bình ngưng (t_out) phụ thuộc vào điều kiện truyền nhiệt bên trong bình ngưng và vào chế độ làm việc của hệ thống làm lạnh Giá trị này chịu ảnh hưởng bởi lưu lượng nước làm mát, chênh lệch nhiệt giữa nước làm mát và chất làm lạnh, cũng như tình trạng bề mặt trao đổi nhiệt của bình ngưng (ví dụ có bụi hoặc cặn) Để tối ưu t_out và đảm bảo hiệu quả trao đổi nhiệt, cần điều chỉnh các thông số vận hành như lưu lượng nước, áp suất và chế độ làm việc, đồng thời duy trì điều kiện truyền nhiệt ổn định bên trong bình ngưng và cân bằng nhiệt của toàn hệ.

Trong thiết kế ở chế độ định mức, có thể lấy t thấp hơn hai giá trị bão hòa của hơi trích vào bình ngưng một khoảng δt = 3°C T2 được xác định bằng t2 = tbh − δt, từ đó tính độ hâm nước trong bình ngưng: Δt = t2 − t12 Độ chênh nhiệt độ trung bình logarit của hai dòng môi chất được định nghĩa bởi Δt_tb, dựa trên Δt và δt, phục vụ cho phân tích trao đổi nhiệt và tối ưu vận hành tổ máy.

Nhiệt độ trung bình đại số của nước đi trong bình ngưng: t tb =t 1+t 2

Tốc độ nước chảy trong ống, chọn ω=2m/s

Hệ số truyền nhiệt: Xác định trên hình 3.4 sách thiết kế nhà máy nhiệt điện ta có: k5 00 kcal/m 2 hK=4,0695(kW/ m 2 K)

Tổng diê °n tích truyền nhiê °t bề mă °t ngoài các ống trong bình ngưng:

Để đảm bảo đủ bề mặt truyền nhiệt trong điều kiện làm việc khắc nghiệt nhất, vì độ chân không bình ngưng ảnh hưởng lớn đến hiệu quả kinh tế của toàn tổ máy, ta dư bề mặt truyền nhiệt khoảng 5% Theo tính toán, diện tích bề mặt truyền nhiệt dư khoảng 48 m² Dựa vào hai thông số tính toán này, ta có thể chọn được loại bình ngưng phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và tối ưu cho toàn tổ máy.

3.1.5 Tính chọn bình khử khí

Lưu lượng nước cấp ra khỏi bình khử khí: D = 19,44 kg/snc

Khối lượng riêng của nước tương ứng: v’ = 0,001047 → ρ=¿ 955,11 kg/m 3

→G=D ρ.3600 73,255= m 3 /h Dung tích khoang chứa nước của bình khử khí:

Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 40 Được chọn có dự trữ khi lò làm việc cực đại mà vẫn đáp ứng được trên năm phút:

60=6,1 m 3 Entanpi nước vào bình khử khí: i v C8,98 kj/kg

Entanpi nước ra bình khử khí: i r X9,03 kj/kg

Nhiệt độ nước sôi tương ứng với p :kk t bh kk 0 0 C

Nhiệt độ nước đưa vào bình khử khí: t 15 0 C

Nhiệt độ nước ra khỏi bình khử khí: t 2=t bh −1 9 0 C Độ chênh nhiệt độ trung bình logarit: Δ t tb = t 2−t 1 lnt bh −t 1 t bh −t 2

Hệ số truyền nhiệt trong bình khử khí: k kW/m 2 K

Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của bình khử khí:

Bình khử khí được chọn dựa trên ba yếu tố chính: bề mặt trao đổi nhiệt của cột khử khí, dung tích của bể chứa nước và áp suất làm việc của hệ thống; dựa trên các thông số này sẽ xác định bình khử khí phù hợp nhất cho quá trình xử lý khí, đảm bảo hiệu quả khử và ổn định vận hành Việc cân nhắc đúng các yếu tố này giúp tối ưu hiệu suất khử khí, an toàn và chi phí vận hành được kiểm soát.

3.1.6 Tính chọn các bình gia nhiệt

Bề mặt trao đổi nhiệt của bình gia nhiệt được tính theo phương trình:

Lượng nhiệt trao đổi trong bình mà nước nhận được: Q

Lưu lượng dòng nước đi qua bình: W

Entanpi nước ở đầu vào và đầu ra khỏi bình: i , i1 2

Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 41 Độ chênh lệch nhiêt độ trung bình logarit: Δ t tb = t 2−t 1 lnt bh −t 1 t bh −t 2

Từ đó ta xác định được diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của các bình gia nhiệt:

Bảng 3.4: Bảng thông số tính toán lựa chọn các bình gia nhiệt

Thông số Đơn vị BGNCA BGNHA1 BGNHA2 α nc - 1,029 0.88 0,88

D kg/s 19,44 16,66 16,66 i 1 kj/kg 589,03 313,83 167,54 i 2 kj/kg 743,33 438,98 313,83 t 1 0C 140,00 75 40,00 t 2 0C 175,00 105 75,00 t bh 0C 190,00 120,00 90,00 Δt tb 0C 28,28 29,07 27,31 t tp 0C 157,50 122,50 60,00 k kW/m 2 K 4,952 4,63 4,47

(Hệ số truyền nhiệt k xác định theo hình 3.5 sách Thiết kế nhà máy nhiệt điện, chọn tốc độ nước đi trong ống ω=2m/s ).

Vậy ta chọn các bình gia nhiệt có điện tích trao đổi nhiệt như trên.

Tính chọn thiết bị gian 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.

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: α qn =α o +α ej +α ch +α rr =1+0,005+0,005 0,009 1,019+ D qn =α qn D o =1,019.18,887 19,246= (kg/s)

Phụ tải cực đại của lò hơi được xác định trong quá trình tính toán sơ đồ nhiệt, tương ứng với phụ tải điện và nhiệt cực đại, và được thiết kế dư ra khoảng 8% so với giá trị tính toán nhằm đảm bảo an toàn và vận hành ổn định Do đó, hệ thống được điều chỉnh để đáp ứng đúng các trường hợp tải thực tế và duy trì mức dự trữ an toàn cho quá trình vận hành.

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 C o

Năng suất của quạt gió được xác định theo công thức sau:

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 = 30 0 C. αbl: hệ số không khí thừa trong buồng lửa.

Chọn α bl = 2 bl nt Δα ,Δα : hệ số lọt không khí trong buồng lửa

Thành phần C lv H lv O lv S lv N lv A lv W lv

Tính toán lượng không khí lí thuyết L :0 Áp dụng công thức ta được:

Vậy năng suất quạt gió là:

Ví dụ lưu lượng 3,89 m³/s cho quạt gió: để quạt hoạt động tốt trong mọi tình huống khi lựa chọn, ta lấy dư năng suất khoảng 5% so với tính toán Vậy năng suất dùng khi lựa chọn quạt là 105% năng suất tính toán (hay nói cách khác, lưu lượng thiết kế bằng 3,89 m³/s nhân với 1,05).

Sức ép của quạt gió khi phụ tải lò hơi cực đại được tính theo công thức:

Hkk: tổng trở lực của đường không khí có kể đến hiệu chỉnh về áp lực khí quyển kk kk kq

 h Với: hkq: Áp lực khí quyển, mmHg. hkk

 : Tổng trở lực của đường dẫn không khí.

Trở lực của đường dẫn không khí bao gồm các trở lực:

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.

(áp lực khí quyển h kq = 50 mmHg)

Hsh: Sức hút tự nhiên của đường không khí Nó được tính theo công thức:

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.

H sh =( 1,2−273 230352+ ) 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 H ft = 12 m. hck2 + 0,95.12 = 13,4 mmH O2

Vậy sức ép của quạt gió (lấy dự trữ 15% để đảm bảo làm việc trong điều kiện xấu nhất) là:

Công suất động cơ kéo quạt gió được tính theo công thức sau: g

Ta chọn 2 quạt gió mỗi quạt gió có công suất 70 kW

Năng suất của quạt khói được tính như sau: kh kh y 0 t +273

- B: lượng nhiên liệu tiêu hao cho lò hơi tính cho một quạt; B =3,974 kg/s.

- ∑ V y : tổng thể tích sản phẩm cháy của 1 kg nhiên liệu tính ở sau quá nhiệt (kể cả lượng không khí thừa), m 3 tc/kg.

- V r o : thể tích sản phẩm cháy lí thuyết của 1 kg nhiên liệu.

- α y : hệ số không khí thừa trong đường khói tính tại điểm ra bộ hâm nước cuối

- α bl =2: hệ số không khí thừa trong buồng lửa.

 i : tổng hệ số không khí lọt từ buồng lửa đến bộ sấy không khí. Δ α bl = 0,1 Δ α hn = 0,03 Δα qn : cấp 1 = 0,025 cấp 2 = 0,025

- 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.

- L 0 : Lượng không khí lí thuyết cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu tiêu chuẩn (đã tính ở phần chọn quạt gió); L 0 = 4,51 m tc

- t kh : Nhiệt độ khói thoát ở quạt khói Do Δα = 0,2 > 0,1 nên t kh được tính theo công thức sau: t kh=α y t y + Δα t b α y +Δα Với:

- t y : Nhiệt độ của khói thoát ra khỏi bộ lọc túi vải: t y 0 C 0

- t b : Nhiệt độ của không khí lọt vào đường khói; t b 0 C 0 t kh =2,23.140+0.2 30

Năng suất quạt khói được xác định là (lấy dự trữ 10% so với tính toán):

273 = 65,036 m /s = 234129,6 m 3 3 /h Sức ép của quạt khói được xác định như sau:

- hm: Chân không trước bộ quá nhiệt cấp 1, lấy bằng 2 mmH O.2

Hk là tổng trở lực của đường khói, được tính dựa trên ba yếu tố chính: hệ số nồng độ bụi ω của dòng khói, trọng lượng riêng của khói và áp lực khí quyển hkq Các tham số này cho biết mức độ ô nhiễm và đặc tính vật lý của khói, đồng thời ảnh hưởng tới lưu lượng và đường đi của dòng khói trong môi trường Công thức tính tổng trở hk được trình bày ở phần sau và thể hiện mối quan hệ giữa các tham số trên với giá trị tổng trở, phục vụ cho các phân tích thiết kế và vận hành hệ thống khói.

(mmH O) 2 γ o : trọng lượng riêng của khói ở 0 C và 760mmHg o γ 0=1,208kg/m3

H b (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 0 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

1,293 : hệ số hiệu chỉnh trọng lượng riêng của dòng khói thực tế so với điều kiện chuẩn.

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:

hck là tổng sức hút tự nhiên của đường khói, bao gồm cả sức hút tự nhiên do ống khói tạo nên Sức hút tự nhiên do ống khói tạo ra có thể xác định theo công thức: hδk = (1.2 − 273 + t273k · γ0) · Hck Trong công thức trên, hδk đại diện cho mức sức hút tổng hợp tại điều kiện cho trước, γ0 và Hck là các tham số đặc trưng của ống khói và môi trường, còn t273k là biến nhiệt liên quan đến nhiệt độ vận hành Công thức này cho phép ước lượng sức hút tự nhiên của đường khói dựa trên các yếu tố nhiệt độ và đặc tính cấu trúc.

- Trị số 1,2: Là trọng lượng riêng của không khí bên ngoài ở điều kiện

- H δk : Chiều cao ống khói tính từ chỗ vào đến chỗ thoát Chọn

- tk : Nhiệt độ trung bình của khói đi trong ống khói Lấy gần đúng bằng nhiệt độ khói sau quạt khói t = 131k 0C.

- Sức hút tự nhiên phần đuôi lò: h dl =( 1,2− 273+t 273 dl

- 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 t bl r +t kh

Tổng sức hút tự nhiên của đường khói: hck= h ôk -h dl = 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%:

Công suất của động cơ điện kéo quạt khói:

0.75 92504,5W (chọn hiệu suất quạt khói là: = 0,8)ƞ

Ta chọn quạt khói có công suất 400kW

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

- 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: d 2=2 √ 148,85 π 9 = 4,6 (m) Đường kính chân ống khói được tính theo công thức: d 1=d 2+2.H δk tg α =4,6 2.80.0,01+ =6,2 (m)

Trở lực của ống khói được tính theo công thức sau:

2 ôk tb trl.ôk kh tb

- Trị số 0,04: Là hệ số trở lực ma sát của ống khói.

- ρ =0,85 kh kg/m 3: Khối lượng riêng của dòng khói.

- Dtb: Đường kính trung bình của ống khói: d tb =2.d 1 d 2 d 1+d 2

- Ctb: Tốc độ trung bình của khói trong ống khói:

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

PHẦN 2 CHUYÊN ĐỀ TÌM HIỂU QUY TRÌNH XỬ LÝ KHÓI THẢI VÀ

TÍNH CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ SO X

TÌM HIỂU QUY TRÌNH XỬ LÝ KHÓI VÀ NƯỚC THẢI

TÍNH CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ SOX

Định dạng
Số trang	88
Dung lượng	10,49 MB

Tài liệu tham khảo	Loại	Chi tiết
1. Nguyễn Công Hân, Phạm Văn Tân, Thiết kế nhà máy nhiệt điện, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2006	Khác
2. Nguyễn Sỹ Mão, Lò hơi tập 1, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2006	Khác
3. Nguyễn Sỹ Mão, Lò hơi tập 2, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2006	Khác
4. Đỗ Văn Thắng, Nguyễn Công Hân, Trương Ngọc Tuấn, Tính nhiệt lò hơi công nghiệp, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2007	Khác
5. Nguyễn Đức Quyền, Bài giảng Kỹ thuật xử lý phát thải	Khác
6. Tài liệu Nhà máy điện rác Sóc Sơn Hà Nội	Khác