đồ án tốt nghiệp nhà máy nhiệt điện PDF

Preview

Summary

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIVIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NHIỆT - LẠNH----------ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPĐỀ TÀI:THIẾT KẾ SƠ BỘ NHÀ MÁY ĐIỆN RÁC SỬ DỤNGNHIÊN LIỆU LÀ CHẤT THẢI CÔNG NGHIÊPCÔNG SUẤT 300 TẤN/NGÀYTRẦN LÊ MINH LƯ[email protected]ành Kỹ thuật Nhiệt Chuyên ngành Kỹ thuật Năng lượngGiảng viên ...

Description

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NHIỆT - LẠNH ----------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SƠ BỘ NHÀ MÁY ĐIỆN RÁC SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU LÀ CHẤT THẢI CÔNG NGHIÊP CÔNG SUẤT 300 TẤN/NGÀY TRẦN LÊ MINH LƯU [email protected] Ngành Kỹ thuật Nhiệt Chuyên ngành Kỹ thuật Năng lượng Giảng viên hướng dẫn:

ThS. Nguyễn Đức Quyền

Bộ môn: Viện:

Hệ thống Năng lượng Nhiệt KH&CN Nhiệt-Lạnh

HÀ NỘI – 2020

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ và tên: TRẦN LÊ MINH LƯU Khoa: Viện KH&CN Nhiệt – Lạnh

Khóa: K60 – KTN03 Ngành: Kỹ thuật năng lượng

1. Đề tài đồ án: Thiết kế nhà máy điện rác, sử dụng nhiên liệu là chất thải rắn công nghiệp thông thường, công suất 300 tấn/ngày. Số liệu ban đầu:

- Thành phần làm việc của chất thải rắn công nghiệp thông thường: C = 46,2%, O = 8,4%, S = 0,5%, Cl = 0,6%, N = 2,7%, H = 2,5%, A = 18,5%, W = 20,6%. - Lựa chọn và giả thiết các thông số khác phù hợp cho quá trình tính toán (tỷ lệ nước xả lò, nhiệt độ môi trường, nhiệt độ nước cấp, thiết bị giải nhiệt nước tuần hoàn,…). - Khí thải tại ống khói đáp ứng Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải lò đốt chất thải rắn công nghiệp QCVN 30: 2012/BTNMT. 2. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Phần chung: - Tìm hiểu tổng quan về chất thải rắn tại Việt Nam, các công nghệ xử lý chất thải rắn. - Tính toán cân bằng vật chất, cân bằng năng lượng và khả năng phát điện với sản lượng chất thải đưa vào lò đốt dự kiến 300 tấn/ngày đêm. - Lựa chọn công nghệ phù hợp, sơ đồ nguyên lý, thông số tổ máy và các thông số đầu vào khác phù hợp với nhà máy điện rác. - Tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lý và lựa chọn các thiết bị chính của tổ máy. Phần chuyên đề: - Lựa chọn và tính toán công nghệ xử lý khói thải phù hợp với các thành phần đầu vào của chất thải rắn, giả thiết về các thông số ô nhiễm đầu vào hệ thống xử lý khói thải phù hợp. - Lựa chọn công nghệ và tính toán lượng tiêu hao hóa chất đảm bảo các yêu cầu theo QCVN 61-MT:2016/BTNMT đối với chỉ tiêu phát thải SOx. - Bố cục đồ án: theo quy định của Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt – Lạnh. 3. Các bản vẽ và đồ thị:

-

- Bản vẽ sơ đồ nguyên lý của nhà máy Bản vẽ mặt cắt dọc dây truyền thiết bị công nghệ lò đốt, lò hơi và hệ thống xử lý khói.

4. Cán bộ hướng dẫn: ThS Nguyễn Đức Quyền. 5. Ngày giao đề tài đồ án: Ngày 10 tháng 02 năm 2020. 6. Ngày hoàn thành đề tài đồ án: Ngày … tháng …. năm 2020.

Hà Nội, ngày…… tháng…… năm 2020. CHỦ NHIỆM BỘ MÔN (Ký, ghi rõ họ tên)

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới ThS. Nguyễn Đức Quyền, người đã trực tiếp hướng dẫn em hết sức tận tình, chu đáo về mặt chuyên môn, động viên em về mặt tinh thần để em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này. Em xin gửi lời cảm ơn tới tất cả thầy cô giáo trong bộ môn Kĩ thuật năng lượng cũng như bộ môn Máy và thiết bị lạnh Viện KH&CN Nhiệt - Lạnh, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình dạy dỗ, chỉ bảo em trong suốt thời gian năm năm học tập và rèn luyện tại trường. Sau cùng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân và bạn bè đã luôn động viên giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội cũng như trong thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp. Hà Nội, ngày 01 tháng 07 năm 2020 Sinh viên

Trần Lê Minh Lưu

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản đồ án này do tôi tự tính toán, thiết kế và nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Đức Quyền. Để hoàn thành đồ án này, tôi chỉ sử dụng tài liệu đã ghi trong mục tài liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác không được ghi. Nếu sai tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật như quy định. Sinh viên thực hiện

Trần Lê Minh Lưu

MỤC LỤC PHẦN 1: THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU......................4 RÁC THẢI CÔNG NGHIỆP CÔNG SUẤT 300 TẤN/NGÀY..............................4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VÀ HỆ THỐNG.......................................................4 1.1

1.2

1.3

1.4

Tổng quan về các công nghệ xử lý CTRSH, CTRCN tại Việt Nam...............4 1.1.1

Phân loại và tái chế...........................................................................4

1.1.2

Chôn lấp hợp vệ sinh........................................................................4

1.1.3

Đốt rác phát điện (WTE)..................................................................5

1.1.4

Phân compost....................................................................................6

1.1.5

Công nghệ khí hóa PLASMA...........................................................6

Xu thế và sự cần thiết đầu tư nhà máy điện rác Việt Nam..............................6 1.2.1

Xu thế của thế giới............................................................................6

1.2.2

Xu thế của Việt Nam.........................................................................7

1.2.3

Sự cần thiết đầu tư nhà máy điện rác Việt Nam................................7

1.2.4

Mô hình nhà máy điện rác phù hợp trong điều kiện Việt Nam..........8

Phạm vi nghiên cứu của đồ án........................................................................8 1.3.1

Công suất rác cần xử lý cho toàn nhà máy........................................8

1.3.2

Thành phần rác thải đầu vào lò đốt...................................................8

1.3.3

Các nội dung chính của đồ án...........................................................8

Sơ đồ công nghệ.............................................................................................8 1.4.1

Thuyết minh......................................................................................9

1.4.2

Hệ thống tiếp nhận, lưu trữ và vận chuyển rác................................10

1.4.3

Hệ thống lò đốt rác..........................................................................11

1.4.4

Hệ thống cung cấp rác trước lò đốt.................................................12

1.4.5

Hệ thống xử lý tro bay....................................................................14

1.4.6

Hệ thống loại bỏ xỉ.........................................................................15

1.4.7

Hệ thống lò hơi tận dụng nhiệt thải.................................................15

1.4.8

Hệ thống loại bỏ tro bay.................................................................16

1.4.9

Phương pháp hóa trắn tro bay.........................................................17

CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ.................................18 2.1

Lập sơ đồ nguyên lý cho tổ máy...................................................................18

2.2

Xây dựng quá trình giãn nở trên đồ thị i-s....................................................18

2.3

Lập bảng thông số hơi và nước.....................................................................21

2.4

Tính toán cân bằng nhiệt cân bằng vật chất..................................................22 2.4.1

Tính cân bằng nhiệt bình phân ly....................................................22

2.4.2

Cân bằng bình gia nhiệt nước bổ sung............................................23

2.4.3

Tính cân bằng nhiệt bình gia nhiệt cao áp.......................................24

2.4.4

Tính độ gia nhiệt bơm cấp..............................................................26

2.4.5

Tính cân bằng bình khử khí............................................................27

2.4.6

Tính cân bằng bình GNHA1...........................................................29

2.4.7

Tính cân bằng bình GNHA2...........................................................31

2.4.8 Tính toán kiểm tra cân bằng bình ngưng.............................................32 2.4.9 Tính cân bằng công suất tuabin...........................................................32 2.5

Xác định các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của tổ máy......................................34 2.5.1 Tiêu hao hơi vào tuabin.......................................................................34 2.5.2 Suất tiêu hao hơi cho tuabin................................................................34 2.5.3 Tiêu hao nhiệt cho tuabin....................................................................34 2.5.4 Suất tiêu hao nhiệt cho tuabin.............................................................34 2.5.5 Tiêu hao nhiệt cho lò hơi.....................................................................34 2.5.6 Suất tiêu hao nhiệt cho lò hơi..............................................................35 2.5.7 Tiêu hao nhiệt cho toàn bộ tổ máy.......................................................35 2.5.8 Suất tiêu hao nhiệt cho toàn bộ tổ máy................................................35 2.5.9 Hiệu suất truyền tải môi chất trong nhà máy.......................................35 2.5.10 Hiệu suất của thiết bị tuabin..............................................................35 2.5.11 Hiệu suất của toàn tổ máy.................................................................35 2.5.12 Tiêu hao nhiên liệu cho toàn bộ tổ máy.............................................35 2.5.13 Suất tiêu hao nhiên liệu cho toàn bộ tổ máy......................................35

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH CỦA TỔ MÁY........................................................................................................................ 36 3.1 Tính toán, lựa chọn các thiết bị gian máy...........................................................36 3.1.1 Tính chọn bơm cấp..............................................................................36 3.1.2 Tính chọn bơm ngưng.........................................................................36 3.1.3 Tính chọn bơm tuần hoàn....................................................................38

3.1.4 Tính toán bình ngưng..........................................................................40 3.1.5 Tính chọn bình khử khí.......................................................................41 3.1.6 Tính chọn các bình gia nhiệt...............................................................42 3.2 Tính chọn thiết bị gian lò hơi.............................................................................43 3.2.1 Tính chọn lò hơi..................................................................................43 3.2.2 Tính chọn quạt gió..............................................................................44 3.2.3 Tính chọn quạt khói............................................................................47 3.2.4 Ống khói.............................................................................................51 CHƯƠNG 4. TÌM HIỂU QUY TRÌNH XỬ LÝ KHÓI VÀ NƯỚC THẢI........53 4.1

Tổng quan về hệ thống xử lý khói thải nhà máy điện rác.............................53 4.1.1

Hệ thống khử NOx..........................................................................54

4.1.2

Tháp phản ứng................................................................................56

4.1.3

Hệ thống khử kim loại nặng và dioxin bằng than hoạt tính.............58

4.1.4

Thiết bị lọc bụi túi...........................................................................61

4.1.5

Hệ thống xử lý tro và xỉ..................................................................61

4.1.6

Xử lý mùi tập trung.........................................................................64

CHƯƠNG 5. TÍNH CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ SOX....................................66 5.1

Nguồn gốc phát thải và tính chất của SOx....................................................66

5.2

Một số công nghệ xử lý SOx.........................................................................67 5.2.1

Quá trình khử bán khô....................................................................68

5.2.2

Xử lý khô........................................................................................69

5.2.3

Phương pháp xử lý ướt...................................................................70

5.2.4

Lựa chọn công nghệ xử lý SOx.......................................................71

5.3

Tính các sản phẩm cháy...............................................................................71

5.4

Tính toán quá trình xử lý SOx.......................................................................75 5.4.1

Phương pháp bán khô.....................................................................75

5.4.2

Phương pháp khô............................................................................76

KẾT LUẬN.............................................................................................................80 TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................81

Đồ án tốt nghiệp đại học

GVHD:ThS. Nguyễn Đức Quyền

DANH MỤC BẢNG BIỂ Bảng 2.1 Thông số các cửa trích.........................................................................20 Bảng 2.2: Thông số chất thải đầu vào.................................................................20 Bảng 2.3: Thông số nhiệt động của bình phân ly................................................22 Bảng 2.4: Thông số nhiệt động của bình gia nhiệt nước bổ sung........................23 Bảng 2.5 Thông số nhiệt động của bình GNCA..................................................24 Bảng 2.8: Thông số nhiệt động của bình khử khí................................................28 Bảng 2.9: Thông số nhiệt động bình GNHA1.....................................................30 Bảng 2.10: Thông số nhiệt động bình GNHA1...................................................31 Bảng 2.11: Thông số nhiệt động của bình ngưng................................................32 Bảng 2.12: Bảng xác định hệ số không tận dụng nhiệt giáng..............................33 Bảng 2.13: Bảng xác định tiêu hao hơi vào tuabin..............................................33 Bảng 2.14: Kết quả tính toán công suất mỗi cụm tầng........................................34 Bảng 3.1: Thông số bơm cấp...............................................................................36 Bảng 3.2: Thông số bơm ngưng..........................................................................37 Bảng 3.3: Các thông số để tính chọn bơm tuần hoàn..........................................38 Bảng 3.4: Bảng thông số tính toán lựa chọn các bình gia nhiệt...........................43 Bảng 4.1: Nồng độ các thông số ô nhiễm trong khí thải......................................54 Bảng 5.1: Thành phần nhiên liệu của rác............................................................72 Bảng 5.2: Kết quả tính toán xử lý SOx................................................................77

Trần Lê Minh Lưu - 20152347

Trang 1

Đồ án tốt nghiệp đại học

GVHD:ThS. Nguyễn Đức Quyền DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ nhà máy điện rác.........................................................9 Hình 1.3 Sơ đồ thu gom nước rỉ rác....................................................................11 Hình 1.4 Hệ thống lò đốt rác sản xuất hơi quá nhiệt...........................................12 Hình 1.5 Hệ thống cấp nhiên liệu cho buồng đốt................................................12 Hình 1.6 Tổ máy phát điện tuabin hơi.................................................................16 Hình 1.7 Quy trình và công nghệ hóa rắn tro bay................................................17 Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý....................................................................................18 Hình 2.2 Quá trình giãn nở dòng hơi trên đồ thị i-s.............................................19 Hình 2.3 Sơ đồ nhiệt bình phân ly cân bằng........................................................22 Hình 2.3 Sơ đồ cân bằng nhiệt bình gia nhiệt nước bổ sung...............................23 Hình 2.4 Sơ đồ cân bằng nhiệt bình GNCA........................................................24 Hình 2.6 Sơ đồ độ gia nhiệt của bơm cấp............................................................26 Hình 2.7 Sơ đồ cân bằng nhiệt bình khử khí.......................................................28 Hình 2.8 Sơ đồ cân bằng nhiệt bình GNHA1......................................................29 Hình 2.8 Sơ đồ cân bằng nhiệt bình GNHA2.......................................................31 Hình 3.1 Sơ đồ xác định cột áp bơm ngưng........................................................37 Hình 3.2 Ống khói...............................................................................................51 Hình 4.1. Sơ đồ tổng quan của hệ thống xử lý khói thải......................................53 Hình 4.2. Hệ thống khử NOx và vị trí lắp đặt thiết bị xử lý................................55 Hình 4.3. Các thiết bị xử lý khói thải phần đuôi lò..............................................56 Hình 4.4. Tháp rửa khói hay còn gọi thiết bị hấp thụ bán khô.............................57 Hình 4.5. Thiết bị lọc bụi túi...............................................................................61 Hình 4.6. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất gạch không nung từ tro xỉ...........62 Hình 4.7. Hệ thống xử lý tro xỉ, tro bay..............................................................64 Hình 4.8. Sơ đồ thu mùi và khử mùi từ bể chứa rác............................................65 Hình 5.1: Kết quả tính toán xử lý SOx.................................................................79

Trần Lê Minh Lưu - 20152347

Trang 2

Đồ án tốt nghiệp đại học

GVHD:ThS. Nguyễn Đức Quyền MỞ ĐẦU

Hiện nay phương pháp xử lí rác tại các đô thị của Việt Nam chủ yếu là phân loại và tái chế tại các nhà máy và chôn lấp. Quá trình phân loại, tái chế rác thải chỉ giải quyết được phần “ngọn” của vấn đề, bã cặn sau quá trình phân loại rác vẫn phải mang đi chôn lấp. Trong tổng số các bãi chôn lấp rác thải tập trung của các thành phố thì tỉ lệ các bãi chôn lấp hợp vệ sinh vẫn chiếm tỉ lệ rất thấp gây ra tình trạng ô nhiễm đất, nguồn nước và không khí khiến dân cư xung quanh các bãi chôn lấp này rất bức xúc. Không những thế, tình trạng quá tải các bãi chôn lấp rác hiện nay đang gây ra thách thức không nhỏ cho chính quyền các thành phố, việc tìm một bãi chôn lấp khác cũng rất khó khăn do hạn hẹp về quĩ đất và sự phản đối của người dân. Công nghệ đốt rác phát điện (WTE) đã được nghiên cứu từ lâu, đạt đến độ hoàn thiện về công nghệ, được ứng dụng tại nhiều nước phát triển và có diện tích nhỏ như Việt Nam. Công nghệ WTE giúp giảm đến 90% thể tích rác thải, giảm rất nhiều diện tích đất chôn lấp, mặt khác có thể xử lí triệt để được rác thải không phân loại như rác thải đô thị tại Việt Nam đang được chính quyền của nhiều địa phương quan tâm và xem xét đầu tư. Với xu thế chung của thế giới, công nghệ WTE sẽ là câu trả lời cho bài toán xử lí rác thải của Việt Nam. Chính vì vậy, cần có quan tâm, nghiên cứu từ phía những nhà khoa học, kĩ sư và sinh viên để có thể sẵn sàng đón đầu xu thế, chuẩn bị nguồn nhân lực cần thiết cho nhà máy trong tương lai. Với điều kiện đó em đã chọn đề tài của đồ án này liên quan tới nhà máy điện rác, đây là phần ...