Luận văn:Nghiên cứu khả thi xây dựng nhà máy phát điện từ đốt rác chôn lấp

Chia sẻ: Nguyen Lan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

188
lượt xem 48
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Việt Nam là một nước đang phát triển và vẫn đang trên con đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Trong những năm gần đây, nhờ thực hiện tốt các chủ trương đường lối, chính sách của Đảng và Nhà nước, nền kinh tế nước ta không ngừng phát triển, đời sống nhân dân từng bước được nâng cao, dẫn đến các nhu cầu về ăn, ở trong quá trình sinh hoạt hằng ngày của người dân cũng ngày một tăng cao. Cùng với đó là lượng chất thải rắn do quá trình sinh hoạt của người dân...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn:Nghiên cứu khả thi xây dựng nhà máy phát điện từ đốt rác chôn lấp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- VŨ ĐỨC NGHĨA H NGHIÊN C ỨU KHẢ THI XÂY DỰNG NHÀ MÁY C PHÁT ĐI ỆN TỪ ĐỐT RÁC CHÔN LẤP TE U LUẬN VĂN THẠC SĨ H Chuyên ngành : THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN Mã số ngành : 605250 TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2012
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- VŨ ĐỨC NGHĨA NGHIÊN CỨU KHẢ THI XÂY DỰNG NHÀ MÁY PHÁT ĐIỆN TỪ ĐỐT RÁC CHÔN LẤP LUẬN VĂN THẠC SĨ H C Chuyên ngành : THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN TE Mã số : 605250 U H TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2012
-1- CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1.Tính Cấp Thiết Của Đề Tài 1.1.1. Phát triển kinh tế xã hội và tác động môi trƣờng(2) Quá trình phát triển nhanh, mạnh của nền kinh tế, đặc biệt là quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đã gây sức ép không nhỏ đối với môi trường và tài nguyên, làm cho môi trường bị ô nhiễm hơn và tài nguyên bị suy thoái hơn. 1.1.2. Phát triển dân số – Sức ép đối với môi trƣờng(4)(5) Môi trường tự nhiên có khả năng chịu tải nhất định, khi dân số tăng nhanh, chất thải không được xử lý xả thải vào môi trường sẽ làm quá khả năng tự làm sạch và phục hồi của môi trường tự nhiên, tất yếu sẽ dẫn đến ô nhiễm môi trường. Thống kê cho thấy năm 2004, lượng CTR bình quân khoảng 0,9-1,2 Kg/người/ngày ở các đô thị lớn và dao động từ 0,5-0,65Kg/người/ngày tại các đô thị nhỏ. Đến năm 2008 con số này đã lên 1,45kg/người/ngày ở khu vực đô thị và 0,4kg/người/ngày ở khu vực nông thôn(4) H 1.1.4. Xử lý và quản lý chất thải rắn Biện pháp xử lý rác đang tồn tại là chôn lấp ngày càng biểu hiện các nhược điểm khó C giải quyết như: chôn lấp không đúng quy cách gây ô nhiễm môi trường, thời gian phân hủy rác quá lâu, diện tích đất dành cho các bãi chôn lấp ngày càng hạn hẹp. TE Vì vậy, Nghiên cứu tính khả thi xây dựng nhà máy phát điện từ đốt rác chôn lấp là rất cần thiết cho thực trạng và tương lai cho Việt Nam nói chung và cho Tp.Hồ Chí Minh nói riêng. Góp phần giải quyết vấn đề rác thải và ô nhiễm môi trường đồng thời phát huy khả U năng phát điện sinh khối tại Việt Nam. 1.2. Mục đích của Đề tài H - Nghiên cứu tính khả thi trong việc xây dựng nhà máy phát điện từ đốt rác chôn lấp tại Việt Nam nói chung và tại thành phố Hồ Chí Minh nói riêng. - Góp phần giải quyết vấn đề rác thải và ô nhiễm môi trường đồng thời phát huy khả năng phát điện sinh khối tại Việt Nam. 1.3. Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu 1.4. Kết quả dự kiến đạt đƣợc Lựa chọn được công nghệ phù hợp cho việc đốt rác chôn lấp để phát điện tại Việt Nam. Đánh giá được các chỉ tiêu kinh tế - xã hội của dự án đốt rác chôn lấp phát điện. Tài liệu và kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để thực hiện các nghiên cứu ở mức độ cao hơn.
-2- CHƢƠNG 2: NHU CẦU NĂNG LƢỢNG TẠI VIỆT NAM 2.1. Những vấn đề về năng lƣợng tại Việt Nam Các dạng năng lượng hoá thạch như than, dầu khí vẫn còn trữ lượng lớn, nhưng cũng sắp cạn kiệt, đặc biệt trước sức ép của quá trình toàn cầu hoá, các nguồn năng lượng này càng trở nên khủng hoảng. Vì vậy hướng phát triển hiện nay được chuyển sang các nguồn năng lượng sạch, có khả năng tái tạo như: thuỷ điện, điện nguyên tử, điện mặt trời, năng lượng gió, sinh khối... 2.2. Cấu Trúc Tiêu Thụ Điện Năm 2009 Toàn bộ điện năng tiêu thụ vào năm 2009 là 76,046 TWh, trong đó Công nghiệp và Xây dựng là 38,501 TWh; 0,7 TWh do bởi Nông – Lâm – Thủy sản; hộ gia đình tiêu thụ 30,534 TWh và 3,512 TWh là lĩnh vực Kinh doanh và Dịch vụ, các hoạt động khác là 2,799 TWh. 2.3. Dự Báo Nhu Cầu Năng Lƣợng Việt Nam Bảng 2.2: Chỉ tiêu phát triển năng lượng Việt Nam giai đoạn 2010-2030(8) Chỉ tiêu H Năm C2010 2015 2020 2025 2030 Tổng tiêu thụ năng lượng sơ cấp (Mtoe) 52,16 72,77 100,86 129,09 169,82 TE NL sơ cấp cho sản xuất điện (Mtoe) 19,83 30,84 46,98 64,64 92,71 Khai thác n.liệu hóa thạch (Mtoe) 51,43 69,44 86,53 115,67 132,28 Than 24,75 33 41,25 57,75 68,75 Dầu thô 19,79 24,58 28,87 33,53 33,53 U Khí 6,89 11,86 16,41 24,39 30 Xuất – nhập khẩu NL (Mtoe) 11,61 6,29 -4,34 -12,91 -32,41 H Sản xuất điện (TWh) 96,2 176,4 310,6 470 650 Việt Nam sẽ phải đối mặt với nguy cơ thiếu hụt nguồn năng lượng trong tương lai không xa. Nếu không đảm bảo được kế hoạch khai thác các nguồn năng lượng nội địa hợp lý, tình huống phải nhập khẩu năng lượng sẽ xuất hiện vào khoảng năm 2015. 2.4. Các Hƣớng Giải Quyết Khả Thi Để đáp ứng sự tăng trưởng của nhu cầu tiêu thụ điện, Quy hoạch điện VII dự kiến kế hoạch: giai đoạn 2011-2015, cả nước cần xây dựng 23.000 MW nguồn (gần 4.600 MW/năm), giai đoạn 2016-2020 cần xây dựng 27.200 MW nguồn (trên 5.400MW/năm). Về phát triển lưới điện, giai đoạn 2011-2015 cần xây dựng trên 6.800 km đường dây 220-500 kV và trên 50.000 MVA trạm biến áp 220 - 500 kV; giai đoạn 2016-2020 sẽ xây dựng khoảng 5.800 km đường dây 220-500 kV và trên 66.000 MVA trạm biến áp 220- 500 kV.
-3- Ngoài phát triển các nguồn điện truyền thống như thủy địên, nhiệt điện, các nhà chuyên môn đã và đang tính đến phát triển điện nguyên tử, năng lượng mới, năng lượng tái tạo với tỷ trọng nhất định trong hệ thống điện để làm cơ sở phát triển trong tương lai. 2.5 . Năng Lƣợng Sinh Khối Và Đốt Rác Chôn Lấp Để Phát Điện 2.5.1- Năng lƣợng sinh khối Năng lượng Sinh khối là năng lượng thu được từ các phế phẩm từ nông nghiệp (rơm rạ, bã mía, vỏ, xơ bắp v..v..), phế phẩm lâm nghiệp (lá khô, vụn gỗ v.v...), giấy vụn, mêtan từ các bãi chôn lấp, trạm xử lý nước thải, phân từ các trại chăn nuôi gia súc và gia cầm. 2.5.2. Lợi ích của năng lƣợng sinh khối Lợi ích kinh tế Lợi ích môi trường 2.5.3. Tiềm năng năng lƣợng sinh khối của Việt Nam 2.5.4. Hƣớng phát điện từ đốt rác chôn lấp H Trong những hội thảo báo cáo về năng lượng thì nguồn nhiên liệu rác vẫn chưa được chú trọng, ít được đề cập và chưa thống kê được đầy đủ về trữ lượng của nguồn nhiên liệu này, vẫn còn bỏ ngỏ. C Xử lý chất thải bằng phương pháp thiêu đốt có thể làm giảm tới mức tối thiểu chất thải TE cho khâu xử lý cuối cùng. Nếu áp dụng công nghệ tiên tiến sẽ mang lại nhiều ý nghĩa đối với môi trường, song đây là phương pháp xử lý tốn kém nhất so với phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh, chi phí để đốt 1 tấn rác cao hơn khoảng 10 lần. U Năng lượng phát sinh có thể tận dụng cho các lò hơi, lò sưởi hoặc cho ngành công nghiệp nhiệt và phát điện. Mỗi lò đốt phải được trang bị một hệ thống xử lý khí thải tốn H kém để khống chế ô nhiễm không khí do quá trình đốt gây ra. Vì vậy, cũng như các nước phát triển và đang phát triển khác, hướng xây dựng các nhà máy đốt rác để góp phần giải quyết vấn đề môi trường, cũng như tận dụng nguồn nhiệt để phát hơi hoặc điện năng đang là hướng giải quyết khả thi cho hiện trạng rác thải tại Việt Nam nói chung và cho Tp.Hồ Chí Minh nói riêng. CHƢƠNG 3 : RÁC CHÔN LẤP-TIỀM NĂNG PHÁT ĐIỆN 3.1 -Tổng Quan Về Chất Thải Rắn Tại Việt Nam 3.1.1. Khái niệm chất thải rắn(10) Chất thải là sản phẩm được phát sinh trong quá trình sinh hoạt của con người, sản xuất công nghiệp, xây dựng, nông nghiệp, thương mại, du lịch, giao thông, sinh hoạt tại các gia đình, trường học, các khu dân cư, nhà hàng, khách sạn. 3.1.2. Phân loại chất thải rắn + Phân loại theo nguồn phát sinh
-4- + Phân loại theo mức độ nguy hại + Phân loại theo thành phần + Phân loại theo trạng thái chất thải 3.1.3. Hiện trạng quản lý chất thải rắn ở Việt Nam Việc thải bỏ một cách bừa bãi CTR không hợp vệ sinh ở các đô thị, khu công nghiệp là nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường, làm phát sinh bệnh tật, ảnh hưởng đến sức khỏe và cuộc sống con người. Biện pháp xử lý CTR hiện nay chủ yếu là chôn lấp, nhưng chưa có bãi chôn lấp CTR nào đạt tiêu chuẩn kỹ thuật vệ sinh môi trường. Các bãi chôn lấp CTR vẫn còn gây ô nhiễm môi trường đất, nước và không khí. 3.1.4. Ảnh hƣởng của chất thải rắn đến môi trƣờng 3.2.1.Nguồn gốc chất thải rắn Bảng 3.1: Phân loại chất thải rắn theo nguồn phát sinh(7) H Nguồn phát sinh Loại chất thải Hộ gia đình Rác thực phẩm, túi nhựa, giấy, cacton, vải, da, gỗ, kim loại Khu thương mại C Rác thực phẩm, túi nhựa, giấy, cacton, vải, da, gỗ, kim loại Công sở Rác thực phẩm, túi nhựa, giấy, cacton, vải, da, gỗ, kim loại TE Xây dựng Gỗ, thép, bêtông, xà bần, đất … Khu công cộng Rác thực phẩm, túi nilong, gỗ, rác vườn … 3.2.2. Thành Phần, khối lƣợng và tính chất của chất thải rắn(10) U + Thành phần của chất thải rắn Thành phần của chất thải rắn đô thị được thể hiện trong Bảng 3.2 như sau: H Bảng 3.2: Thành phần chất thải rắn đô thị. (10) STT Thành Phần % khối lƣợng I Chất hữu cơ 1 Thực phẩm thừa 9,0 2 Giấy 34,0 3 Giấy carton 6,0 4 Nhựa 7,0 5 Vải vụn 2,0 6 Cao su 0,5 7 Da 0,5 8 Rác vườn 18,5 9 Gỗ 2,0 II Chất vô cơ
-5- 1 Thủy tinh 8,0 2 Can thiếc 6,0 3 Nhôm 0,5 4 Kim loại khác 3,0 5 Bụi tro 3,0 3.2.3. Khối lƣợng chất thải rắn Tổng lượng CTR sinh hoạt ở các đô thị phát sinh trên toàn quốc năm 2008 khoảng 35.100 tấn/ngày, CTR ở khu vực nông thôn khoảng 24.900 tấn/ngày. 3.2.4. Tính Chất Của Chất Thải Rắn - Tính chất vật lý của chất thải rắn + Khối lượng riêng + Độ ẩm Độ ẩm của các thành phần trong CTR đô thị được cho trong Bảng 3.3 H Bảng 3.3: Độ ẩm của các thành phần trongchất thải rắn đô thị(10). C STT Thành Phần Độ ẩm (% khối lƣợng) I Chất hữu cơ TE 1 Thực phẩm thừa 70 2 Giấy 6 3 Giấy carton 5 4 Nhựa 2 U 5 Vải vụn 10 6 Cao su 2 H 7 Da 10 8 Rác vườn 60 9 Gỗ 20 II Chất vô cơ 1 Thủy tinh 2 2 Can thiếc 3 3 Nhôm 2 4 Kim loại khác 3 5 Bụi tro 8 Ngoài ra CTR đô thị còn một số tính chất vật lý khác như kích thước của chất thải rắn, khả năng giữ nước thực tế, độ thấm… - Tính chất hóa học của chất thải rắn * Phân tích thành phần nguyên tố tạo thành chất thải rắn
-6- Thành phần CTR đô thị được trình bày trong Bảng 3.4. Bảng 3.4: Thành phần nguyên tố của CTR đô thị(10). Phần trăm khối lƣợng tính theo chất khô STT Thành phần Carbon Hydro Oxy Nitơ Lƣu huỳnh Tro I Chất hữu cơ 1 Thực phẩm thừa 48,0 6,4 37,6 2,6 0,4 5,0 2 Giấy 43,5 6,0 44,0 0,3 0,2 6,0 3 Giấy carton 44,0 5,9 44,6 0,3 0,2 5,0 4 Nhựa 60,0 7,2 22,8 - - 10,0 5 Vải vụn 55,0 6,6 31,2 4,6 0,15 2,5 6 Cao su 78,0 10,0 - 2,0 - 10,0 7 Da 60,0 8,0 11,6 10,0 0,4 10,0 8 Rác vườn 47,8 6,0 38,0 3,4 0,3 4,5 9 Gỗ 49,5 6,0 42,7 0,2 0,2 1,5 H II Chất vô cơ 1 Thủy tinh 0,5 0,1 0,4
-7- Rác vườn 47.8 6 42.7 1.8 0.2 1.5 4,486 Gỗ 49.5 6 42.6 0.2 0.2 1.5 4,626 3.3 . Tiềm Năng Phát Điện Từ Rác Chôn Lấp Bảng 3.6: Khối lượng rác đã chôn lấp tại các bãi chôn lấp tại Tp.HCM(11)(12) Diện tích Khối lƣợng tiếp nhận Bãi Chôn Lấp Thời gian hoạt động (Hecta) (Tấn) Đông Thạnh-Hóc Môn 43 1991-2002 10.800.000 Phước Hiệp-Củ Chi 43 2003-2005 4.100.000 Gò Cát-Bình Chánh 25 2001-2006 5.600.000 Đa Phước-Bình Chánh 73 2005-Nay 900.000 Tổng 184 21.400.000 H Cùng với việc đang phải sử dụng một diện tích đất quá lớn dành cho các bãi chôn lấp, C các bãi chôn lấp lại không hợp vệ sinh gây tác động nghiêm trọng đến môi trường xung quanh, kết hợp với lượng rác tươi thải ra hàng ngày tại các đô thị cũng cần phải được xử lý. Vì vậy, rác chôn lấp đang được xem là nguồn nguyên liệu tiềm năng tạo năng lượng TE để phát điện, và đây cũng là việc làm cần thiết để giải quyết vấn nạn ô nhiễm môi trường do rác gây ra. U H
-8- CHƢƠNG 4 : CÔNG NGHỆ ĐỐT RÁC PHÁT ĐIỆN 4.1. Các phƣơng pháp xử lý rác, ƣu và nhƣợc điểm Sau khi áp dụng các biện phân loại, giảm thiểu tại nguồn và tái chế, chất thải rắn đô thị thường được xử lý bằng một trong các phương pháp sau: Thu gom chất thải Vận chuyển chất thải Xử lý chất thải Ủ sinh học làm Các phương pháp khác Thiêu đốt Compost H C Tiêu hủy tại bãi chôn lấp TE Hình 4.1: Các phương pháp xử lý chất thải rắn 4.1.1. Sản Xuất Phân Rác 4.1.2. Đốt Rác U Đốt rác là phản ứng hóa học mà trong đó carbon, hydrogen, và các nguyên tố khác có trong rác kết hợp với oxy không khí để tạo một số sản phẩm oxy hoá hoàn toàn và tạo ra H nhiệt . Lợi ích của xử lý rác bằng công nghệ đốt - Giảm thể tích rác phải chôn lấp - Phương pháp an toàn để loại bỏ chất thải - Loại bỏ các chất độc hại - Thu hồi năng lượng từ hơi nước và sản xuất điện - Giảm thiểu tác động môi trường: giảm phát sinh nước rác và khí bãi rác so với chôn lấp Bất lợi của việc đốt rác - Chi phí đầu tư và bảo trì rất cao so với các phương pháp xử lý khác - Vận hành: đòi hỏi rác có nhiệt trị cao, lao động chuyên nghiệp, môi trường quanh lò đốt khắc nghiệt - Tác động thứ cấp đến môi trường do khí phát thải và phải xử lý tro sau khi đốt
-9- - Có thể gặp khó khăn khi có sự thay đổi thành phần chất thải, thay đổi các qui định pháp luật 4.1.3. Chôn Lấp Rác 4.2. Các phƣơng pháp xử lý rác tại một số nƣớc trên thế giới 4.3. Công Nghệ Đốt Rác Trên Thế Giới Một cách điển hình, công nghệ đốt chất thải kết hợp thu hồi năng lượng được mô tả như quy trình sau Hình 4.4: Nhà máy điện Nồi hơi Ống khói H Cẩu trục C Lọc tay áo TE U Trạm cân Buồng đốt Rửa khí Quạt Tro Hố chứa rác chôn lấp H 4.3.1. Công Nghệ Đốt Gián Đoạn 4.3.2. Công nghệ đốt liên tục 4.3.3. Công nghệ RDF (Refuse-Derived Fuel) 4.3.4. Mô hình công nghệ đốt liên tục có thu hồi năng lƣợng Ƣu điểm - Có thể xử lý cả ba dạng chất thải rắn, lỏng và khí. - Thiết kế đơn giản và hiệu quả nhiệt cao. - Nhiệt độ khí thải thấp và lượng khí dư yêu cầu nhỏ. - Hiệu quả đốt cao do bề mặt tiếp xúc lớn. - Lượng nhập liệu không cần cố định. Nhƣợc điểm - Khó tách phần không cháy được. - Lớp dịch chuyển phải được tu sửa và bảo trì. - Lớp đệm có khả năng bị phá vỡ.
- 10 - - Cần khống chế nhiệt độ đốt vì nếu cao hơn 8500C có khả năng phá vỡ lớp đệm. - Chưa được sử dụng nhiều trong xử lý chất thải nguy hại. 36 30 28 5 4 9 10 13 18 11 3 15 3 3 6 7 14 32 3 31 17 1 35 24 19 3 20 14 H 34 3 22 23 23 64 3 3 26 C 64 3 27 TE Hình 4.8: Sơ đồ Nhà máy phát điện rác Inokoshi, Nhật Bản.(13) Quy trình hệ thống của nhà máy điện rác. 1. Sàn tiếp nhận rác, 14. Quạt khí thải tuần hoàn, 27. Hố gom tro, U 2. Cổng hố rác, 15. Lò xúc tác có chọn lọc, 28. Hơi nước áp suất cao, 3. Hố rác, 16. Quạt hút hỗ trợ, 29. Máy phát turbine hơi, H 4. Phòng điều khiển cẩu rác, 17. Cách âm, 30. Hơi ngưng tụ, 5. Cẩn cẩu rác, 18. Ống khói, 31. Phòng ĐK trung tâm, 6. Phễu thu rác, 19. Quạt cưỡng bức, 32. Phòng phân phối điện, 7. Lò đốt, 20. Không khí nóng, 33. Phòng bơm lò hơi, 8. Khí đốt, 21. Bộ tách tro, 34. Phòng xử lý nước thải, 9. Nồi hơi, 22. Băng tải tro, 35. Trạm tập kết rác, 10. Tháp giải nhiệt, 23. Hố tro, 36. Bộ phận tận dụng nhiệt 11. Tùi lọc, 24. Cẩu tro, thừa. 12. Máy lọc hơi ướt, 25. Hệ thống gom tro, 13. Hơi nóng, 26. Hệ thống xử lý tro, 4.3.5. Lựa chọn công nghệ cho rác chôn lấp tại Việt Nam Với hiện trạng rác thải và những tồn đọng trong việc quản lý, xử lý bằng phương pháp chôn lấp tại Việt Nam thì việc ứng dụng công nghệ đốt rác để phát điện sẽ là giải pháp tối ưu nhất.
- 11 - Sau khi phân tích những ưu điểm và nhược điểm của các công nghệ lò đốt và tính phổ dụng của các công nghệ thì công nghệ lò đốt liên tục sẽ được lựa chọn ứng dụng cho xử lý rác tại Việt Nam. CHƢƠNG 5 GIÁ THÀNH PHÁT ĐIỆN VÀ ĐÁNH GIÁ DỰ ÁN ĐẦU TƢ 5.1. Tổng quan Sơ đồ khối của phương pháp tính được thể hiện như sau: 1. Xác định khối lượng và thành 6. Mối liên hệ giữa công suất và phần rác chôn lấp. chi phí đầu tư. 2. Xác định nhiệt trị của rác chôn 7. Xác định khấu hao chi phí đầu lấp. tư theo công suất. H 3. Mối liên hệ giữa hiệu suất và 8. Xác định giá thành bán điện công suất phát. C theo công suất phát. 4. Mối liên hệ giữa công suất và 9. Xác định các chỉ tiêu kinh tế, TE khối lượng rác đốt. đánh giá dự án, 5. Mối liên hệ giữa công suất và 10. Kết luận tính khả thi của dự thời gian đốt. án. U Hình 5.1: Sơ đồ khối tính giá thành phát điện và đánh giá dự án đầu tư H 5.2. Trữ lƣợng và thành phần rác chôn lấp Như trong chương 3 đã đề cập, tổng trữ lượng rác tại các bãi chôn lấp tại Tp.HCM được thể hiện trong bảng 3.6 Bảng 3.6: Khối lượng rác đã chôn lấp tại các bãi chôn lấp tại Tp.HCM(11)(12) Diện tích Thời gian Khối lƣợng tiếp nhận Bãi Chôn Lấp (Hecta) hoạt động (Tấn) Đông Thạnh-Hóc Môn 43 1991-2002 10.800.000 Phước Hiệp-Củ Chi 43 2003-2005 4.100.000 Gò Cát-Bình Chánh 25 2001-2006 5.600.000 Đa Phước-Bình Chánh 73 2005-Nay 900.000 Tổng 184 21.400.000
- 12 - Thành phần của rác tại các bãi chôn lấp được thể hiện trong bảng 5.1 Bảng 5.1: Thành phần của rác chôn lấp tại bãi chôn lấp(10)(15). Thành phần Khối lượng (%) Tro (%) Độ ẩm (%) Thực phẩm 65-84,5 3,0-8,2 75,2-79,0 Nylon 5,0-13,0 0 17,6-52,7 Nhựa 0,0-4,0 0 5,6-8,7 Vải 1,0-5,4 4,8-10,5 11,6-15,2 Giấy 3,6-8,0 4,3-6,5 12,6-56,0 Như vậy thành phần rác đem đi đốt chỉ còn lại Nylon, Nhựa, Vải và Giấy. Sau khi loại trừ khối lượng thực phẩm, ta có tổng khối lượng rác cháy được đem đi đốt chỉ còn lại khoảng 15%-35% tổng trữ lượng của bãi rác: 5.3. Nhiệt trị trung bình của rác chôn lấp(10) H Dựa vào giá trị nhiệt trị của các thành phần trong chất thải rắn được thể hiện trong Bảng 3.5, ta tính ra được giá trị nhiệt trị của các thành phần tại các bãi chôn lấp theo C công thức 3.3 và 3.4 Q(kcal/kg) = 81C+300H-26(O-S)-6(9A+W) TE Qkhô = Qướt * 100 / (100-%ẩm) Qướt = Qkhô * (100-%ẩm) / 100 5.4. Mối quan hệ giữa công suất phát và hiệu suất Dựa vào đường cong quan hệ giữa công suất phát và hiệu suất đối với công nghệ đốt U rác phát điện – đốt ghi lò, tubin hơi(16)Biểu đồ 5.1 Biểu đồ 5.1: Mối quan hệ giữa công suất phát điện và hiệu suất phát(16) H Hiệu suất phát điện GF/ST Công suất phát (MWe) GF/ST : Grate firing, steam turbine – Đốt ghi lò, turbine hơi 5.5. Mối quan hệ giữa công suất phát và khối lƣợng rác đốt
- 13 - Khối lượng rác đốt trong một năm để đạt được công suất phát cho trước được tính như sau: (5.1) Trong đó: P – Công suất phát (kWe) M – Khối lượng nhiên liệu cần để phát điện trong 1 năm (tấn). Q – Nhiệt trị của nhiên liệu (kCal/kg) µ - Hiệu suất phát điện Lf – Thời gian phát trong năm (h), thời gian hoạt động của nhà máy là 7000h/năm Giá trị 860 – Quy đổi kcal => kWe; 1kWe = 860kCal. H 𝑃 ∗ 𝐿 ∗ 860 𝑀= 𝑡ấ𝑛 (5.2) 𝑄∗µ C 5.6. Mối quan hệ giữa công suất phát và thời gian đốt TE Với một khối lượng rác chôn lấp cố định là, thời gian đốt xử lý sạch bãi chôn lấp phụ thuộc vào công suất phát điện. Công suất phát càng lớn thì thời gian đốt càng ngắn, được xác định như sau: U Tổng lượng rác Thời gian đốt = Năm ( 5.3) Khối lượng rác đốt trong 1 năm H Ví dụ: Với một bãi chôn lấp có khối lượng rác cháy được là 1.025.000 (tấn), ta có được khối lượng rác đốt trong 1 năm là 67,998 tấn, suy ra thời gian cần đốt hết 1.025.000 tấn là: 1.025.000 𝑇𝑕ờ𝑖 𝑔𝑖𝑎𝑛 đố𝑡 = = 15(𝑁ă𝑚) 67,998 5.7. Mối quan hệ giữa công suất phát và chi phí đầu tƣ Đối với các nhà máy phát điện, suất đầu tư nhà máy phụ thuộc vào công suất phát điện của nhà máy. Công suất phát của nhà máy càng cao thì suất đầu tư sẽ càng giảm. Trung bình suất đầu tư một nhà máy phát điện và chi phí vận hành bảo trì nhà máy được cho như bảng sau(18).
- 14 - Bảng 5.2: Suất đầu tư trung bình của các nhà máy phát điện (17) Chi phí vận hành & bảo trì Chi phí đầu tư Tuổi thọ Cố định Thay đổi Nhà máy phát điện [$/kW] [Năm] [$/kW.y] [$cent/kWh] Than đá 1.104 31,68 0,24 30 Dầu nặng 365 6,12 0,28 20 Khí đốt 591 11,76 0,22 25 Sinh khối 1.050 0,25 25 Hydro 1.000 0,31 50 Hạt nhân 1.500 0,49 40 Ta có biều đồ thể hiện mối quan hệ giữa công suất phát và suất đầu tư đối với nhà máy phát điện từ đốt rác như Biểu đồ 5.2(16): Trong Biểu đồ 5.2 ta thấy, công suất phát càng thấp thì suất đầu tư càng cao. Công H suất phát từ khoảng 100MWe trở lên thì suất đầu tư thay đổi không đáng kể. Trên thực tế, các nhà máy phát điện sinh khối chỉ đầu tư nhà máy với công suất phát từ 20 Mwe đến 50 Mwe. C Biểu đồ 5.2: Mối quan hệ giữa công suất phát điện và suất đầu tư(16) TE Suất đầu tư: Euro/kW U GF/ST H Công suất phát (MWe) GF/ST : Grate firing, steam turbine – Đốt ghi lò, turbine hơi 5.8.Tính khấu hao chi phí đầu tƣ Khấu hao chi phí đầu tư(18) cho nhà máy phát điện sinh khối cho một năm được tính toán trên cơ sở suất đầu tư, công suất phát, lãi suất ngân hàng và thời gian khấu hao. Khấu hao chi phí đầu tư được xác định theo biểu thức sau:
- 15 - 𝑟∗ 1+𝑟 𝑛 3 𝑈𝑆𝐷 𝐴= ∗ 𝐶𝑆𝑖 ∗ 𝑃 ∗ 10 5.4 1+𝑟 𝑛 −1 𝑛ă𝑚 A : Khấu hao chi phí đầu tư [USD/năm] CSi : Suất đầu tư nhà máy điện [USD/kWe] P : Công suất phát của nhà máy [MWe] r : Lãi suất ngân hàng [%năm] r = 3%/năm (lãi suất ngân hàng ODA) r = 12%/năm (lãi suất ngân hàng nhà nước Việt Nam) n : Thời gian khấu hao [năm] 5.9.Mối quan hệ giữa công suất phát và giá thành bán điện Giá thành phát điện được tính theo công thức. ( 𝐶𝑖 + 𝐴 + 𝑀𝑂) ∗ 10−3 𝑈𝑆𝐷 𝐶𝑒 = (5.5) 𝑃. 𝐿𝑓 𝑘𝑊𝑒 H Trong đó: Ci : Chi phí đầu vào (nhiên liệu, vận chuyển…), Ci = 0 [USD/năm] C A : Khấu hao chi phí đầu tư cho một năm [USD/năm] MO : Chi vận hành và bảo trì trong 1 năm [USD/năm] TE P : Công suất phát của nhà máy [MWe] Lf : Thời gian vận hành trong năm [h] Chi phí bảo trì và vận hành bao gồm chi phí cho bảo dưỡng, nhân viên và phụ phí bảo hiểm. Chi phí O&M được lấy bằng 3% tổng chi phí đầu tư(17). U 5.10. Đánh giá các chỉ tiêu kinh tế của dự án đầu tƣ(21) * Phương pháp giá trị tương đương – NPV H Trong trường hợp doanh thu và chi phí hàng năm là bất kì thì giá trị của NPV được tính theo công thức: 𝑛 𝐵𝑖 − 𝐶𝑖 𝑁𝑃𝑉𝑟∗0 = 𝑃 = (5.6) (1 + 𝑟)𝑖 𝑖=0 Trong trường hợp nếu hiệu số giữa doanh thu và chi phí hàng năm là như nhau và bằng A thì NPV được tính theo công thức: 0 (1 + 𝑟)𝑛 − 1 𝑁𝑃𝑉𝑟∗ = 𝑃 = 𝐴 (5.7) 𝑟(1 + 𝑟)𝑛 Trong đó: Bi là doanh thu năm thứ i; Ci là chi phí ở năm thứ i; NPV là giá trị qui về hiện tại của dòng lãi ròng; r là hệ số quy đổi hoặc hệ số giảm giá * Sử dụng NPV để đánh giá dự án về mặt kinh tế
- 16 - Nếu giá trị quy đổi về hiện tại của lãi ròng mà dương thì dự án mang lại hiệu quả kinh tế cho chủ đầu tư, ta nói dự án là đáng giá, ngược lại nếu lãi ròng mà âm thì sẽ làm thiệt hại cho chủ đầu tư. * Phương pháp hệ số hoàn vốn nội tại – IRR Hệ số hoàn vốn nội tại IRR sẽ được xác định dựa vào biểu thức sau: 𝑛 𝐵𝑖 − 𝐶𝑖 𝑁𝑃𝑉𝑟∗0 = =0 (5.9) (1 + 𝐼𝑅𝑅)𝑖 𝑖=0 Trong đó: Bi là doanh thu năm thứ i.; Ci là chi phí ở năm thứ i NPV là giá trị qui về hiện tại của dòng lãi ròng. * Xét sự đáng giá của dự án Đối với các dự án độc lập, sau khi xác định được hệ số hoàn vốn nội tại IRR của một dự án ta có thể so sánh giữa IRR đó với hệ số hoàn vốn nội tại chuẩn rch (rch còn được gọi là hệ số thu lợi tối thiểu). H Nếu như IRR ≥ rch thì dự án đó được gọi là đáng giá hay gọi là chấp nhận được về mặt kinh tế. Khi đó dự án có mức lãi cao hơn lãi suất thực tế phải trả cho các nguồn vốn C sử dụng trong dự án. Ngược lại, khi IRR < rch thì dự án sẽ bị bác bỏ. Như vậy, với phương pháp tính các bước như trên ta có thể ứng dụng để tính toán giá TE thành phát điện, hệ số hoàn vốn và thời gian thu hồi vốn của một dự án, qua đó giúp nhà quản lý hoặc nhà đầu tư đánh giá tính khả thi của dự án và quyết định đầu tư của mình. CHƢƠNG 6 : ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỐT RÁC PHÁT ĐIỆN U CHO BÃI RÁC ĐÔNG THẠNH-HÓC MÔN-Tp.HCM 6.1.Tổng Quan Về Bãi Chôn Lấp Đông Thạnh-Hóc Môn H 6.1.1. Vị trí địa lý 6.1.2. Hiện trạng quản lý và xử lý rác 6.2. Trữ lƣợng và thành phần rác chôn lấp Tổng khối lượng rác đã chôn lấp : 10.800.000 Tấn. Thành phần của rác chôn lấp tại bãi rác Đông Thạnh. Bảng 6.1: Thành phần của rác chôn lấp tại bãi rác Đông Thạnh(15). Thành phần Khối lượng (%) Tro (%) Độ ẩm (%) Thực phẩm 70 5 75 Nylon 9 0 35 Nhựa 3 0 7 Vải 4 5 22 Giấy 7 5 29
- 17 - Như vậy thành phần rác đem đi đốt chỉ còn lại Nylon, Nhựa, Vải và Giấy. Sau khi loại trừ khối lượng thực phẩm, ta có tổng khối lượng rác cháy được đem đi đốt chỉ còn lại 30% tổng trữ lượng của bãi rác: Khối lượng rác cháy được = 10.800.000 (tấn) x 30% = 3.240.000 (tấn). Sau khi loại trừ khối lượng thực phẩm, phần trăm khối lượng của các thành phần cháy được còn lại được tính và thể hiện trong Bảng 6.2 như sau: Bảng 6.2 : Phần trăm thành phần rác tính theo khối lượng Thành phần Khối lượng(%) Độ ẩm (%) Nylon 39.13 35.00 Nhựa 13.04 7.00 Vải 17.39 22.00 Giấy 30.43 29.00 Tổng 100.00 H 6.3. Nhiệt trị trung bình của rác chôn lấp(10) Dựa vào giá trị nhiệt trị của các thành phần trong chất thải rắn được thể hiện trong C Bảng 3.5, ta tính ra được giá trị nhiệt trị của các thành phần tại bãi chôn lấp Đông Thạnh, áp dụng công thức 3.4 TE Ta tính được nhiệt trị ướt và nhiệt lượng của các thành phần theo độ ẩm được thể hiện trong Bảng 6.3 như sau: Bảng 6.3: Nhiệt trị của rác chôn lấp U Khối lượng Độ ẩm Nhiệt trị khô Nhiệt trị ướt Nhiệt lượng Thành phần (%) (%) kcal/kg kcal/kg kcal/kg H Nylon 39.13 35.00 6,252.50 4,064.13 1,590.31 Nhựa 13.04 7.00 5,887.20 5,475.10 714.14 Vải 17.39 22.00 5,491.40 4,283.29 744.92 Giấy 30.43 29.00 3,860.70 2,741.10 834.25 Tổng 100.00 3,883.62 Như vậy nhiệt trị trung bình của CTR sẽ là: 𝑄 = 3.883 (𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑘𝑔) 6.4. Mối quan hệ giữa công suất phát và hiệu suất Dựa vào đường cong quan hệ giữa công suất phát và hiệu suất đối với công nghệ đốt rác phát điện – đốt ghi lò, tubin hơi(16)Biểu đồ 5.1 Ta xác định được giá trị hiệu suất phát như Bảng 6.4. Bảng 6.4: Mối quan hệ giữa công suất phát và hiệu suất Công suất phát điện Hiệu suất phát (MWe)
- 18 - 10 0.228 20 0.257 30 0.265 40 0.273 50 0.285 60 0.288 70 0.292 80 0.297 90 0.311 100 0.312 110 0.313 120 0.314 130 0.315 H 140 0.316 150 C 0.317 160 0.318 6.5. Mối quan hệ giữa công suất phát và khối lƣợng rác đốt TE Áp dụng công thức tính 5.1 và 5.2 ta xác định được khối lượng rác đốt theo công suất phát. Ta có Bảng 6.5 thể hiện khối lượng rác đốt theo công suất phát như sau: U Bảng 6.5: Mối quan hệ giữa công suất phát và khối lượng rác đốt Công suất phát Khối lƣợng rác Khối lƣợng rác Khối lƣợng rác H điện đốt/năm đốt/giờ đốt/ngày (MWe) (Tấn) (Tấn) (Tấn) 10 67,998 9.71 233.13 20 120,650 17.24 413.66 30 175,511 25.07 601.75 40 227,157 32.45 778.82 50 271,991 38.86 932.54 60 322,989 46.14 1,107.39 70 371,659 53.09 1,274.26 80 417,602 59.66 1,431.78 90 448,654 64.09 1,538.24 100 496,906 70.99 1,703.68 110 544,851 77.84 1,868.06