BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN MẠNH CƯỜNG

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ CHỈ TIÊU KỸ THUẬT, KINH TẾ
VÀ MÔI TRƯỜNG CỦA CÔNG NGHỆ ĐỐT CHẤT THẢI RẮN CÓ
TẬN DỤNG NHIỆT TẠI MỘT SỐ DOANH NGHIỆP NHỎ VÀ VỪA Ở
VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT NHIỆT LẠNH

Hà Nội – Năm 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------NGUYỄN MẠNH CƯỜNG

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ CHỈ TIÊU KỸ THUẬT, KINH TẾ
VÀ MÔI TRƯỜNG CỦA CÔNG NGHỆ ĐỐT CHẤT THẢI RẮN CÓ
TẬN DỤNG NHIỆT TẠI MỘT SỐ DOANH NGHIỆP NHỎ VÀ VỪA Ở
VIỆT NAM

Chuyên ngành : KỸ THUẬT NHIỆT - LANH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT NHIỆT LẠNH

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
1. PGS.TS Phạm Hoàng Lương

Hà Nội – Năm 2019


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn : Nguyễn Mạnh Cường
Đề tài luận văn: Nghiên cứu đánh giá một số chỉ tiêu kỹ thuật, kinh tế và
môi trường của cơng nghệ đốt chất thải rắn có tận dụng nhiệt tại một số doanh
nghiệp nhỏ và vừa ở Việt Nam
Chuyên ngành: Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh
Mã số SV: CA170313
Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn
xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng
ngày 22/11/2019 với các nội dung sau:
Ghi chú rõ tài liệu nguồn gốc tham khảo .
Bổ sung cột tham chiếu QCVN 30:2012/BTNMT tại bảng 4.20
Sửa đơn vị tổng chi phí tại bảng 4.7
Sửa lỗi chính tả và các ký hiệu đơn vị.
Bổ sung phân tích ảnh hưởng của đặc tính nhiên liệu và chế độ
vận hành của lò hơi P.A 2 đến tuổi thọ thiết bị hệ thống.
6. Bổ sung tính tốn phần thải tro xỉ của 2 phương án
7. Tham chiếu các chi phí tư vấn, quản lý dự án theo quy định nhà
nước.
8. Đề cập bổ sung thêm phát thải CO2 trong quá trình trồng cây và
thu hoạch.

9. Thay đổi tiêu đề chương 5.
1.
2.
3.
4.
5.

Giáo viên hướng dẫn

Ngày

tháng 12 năm 2019
Tác giả luận văn

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

SĐH.QT9.BM11

Ban hành lần 1 ngày 11/11/2014


Luận văn thạc sỹ

Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin gửi lời cám ơn chân thành và sâu sắc tới PGS. TS Phạm Hoàng Lương,
người đã trực tiếp hướng dẫn tơi hồn thành bản luận văn này. Tôi cũng xin gửi lời
cảm ơn đến tập thể các thầy cô Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt – Lạnh, Trường

Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ tơi trong q trình học tập, nghiên cứu và
thực hiện luận văn.

Nguyễn Mạnh Cường

iii

SHHV: CA170313


Luận văn thạc sỹ

Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bản luận văn này do tơi tự nghiên cứu, tính tốn dưới sự
hướng dẫn của thầy giáo, PGS.TS Phạm Hoàng Lương.
Để hoàn thành bản luận văn này, tôi chỉ sử dụng những tài liệu đã ghi trong
mục tài liệu tham khảo, ngồi ra khơng sử dụng bất cứ tài liệu nào khác mà không
được ghi.
Nếu sai, tơi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định.

Học Viên

Nguyễn Mạnh Cường

Nguyễn Mạnh Cường

iv


SHHV: CA170313


Luận văn thạc sỹ

Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh

MỤC LỤC
Mục

Nội dung

Trang

LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... iii
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................. iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................. v
DANH SÁCH BẢNG ............................................................................................ vi
DANH SÁCH HÌNH ẢNH ................................................................................... ix
MỞ ĐẦU ...................................................................................... 1
1.1

Sự cần thiết của đề tài................................................................................. 1

1.2

Mục tiêu của đề tài ..................................................................................... 2

1.3


Phương pháp thực hiện đề tài ..................................................................... 3

1.4

Cấu trúc của luận văn ................................................................................. 3

TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU THAN, SINH KHỐI VÀ
RÁC THẢI RẮN TẠI VIỆT NAM ....................................................................... 5
2.1

Tổng quan về nhiên liệu và tình hình rác thải tại Việt Nam ........................ 5

2.1.1

Nhiên liệu than ................................................................................. 5

2.1.2

Nhiên liệu sinh khối.......................................................................... 8

2.1.3

Hiện trạng rác thải tại Việt Nam ..................................................... 11

2.2

Tình hình sử dụng nhiên liệu rắn tại Việt Nam ......................................... 17

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐỐT NHIÊN LIỆU RẮN VÀ
XỬ LÝ RÁC THẢI RẮN TẠI VIỆT NAM ........................................................ 20

3.1

Lò hơi đốt than ......................................................................................... 20

3.1.1

Lò hơi đốt than kiểu ghi tĩnh ........................................................... 20

3.1.2

Lò hơi đốt than kiểu ghi xích .......................................................... 22

3.1.3

Lị hơi đốt than kiểu phun ............................................................... 23

3.1.4

Lị hơi đốt than kiểu tầng sơi .......................................................... 25

3.2

Lị hơi đốt sinh khối ................................................................................. 26

3.3

Xử lý rác thải rắn tại Việt Nam ................................................................. 26

3.3.1


Các phương pháp xử lý rác tại Việt Nam ........................................ 26

3.3.2

Lò đốt rác ....................................................................................... 29

Nguyễn Mạnh Cường

i

SHHV: CA170313


Luận văn thạc sỹ

Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh

MÔ HÌNH CƠNG NGHỆ ĐỐT NHIÊN LIỆU RẮN TẬN
DỤNG NHIỆT TRONG CN VỪA VÀ NHỎ TẠI VIỆT NAM ......................... 32
4.1 Giới thiệu mơ hình lị hơi đốt than truyền thống cấp hơi bão hịa cho cơng
nghiệp vừa và nhỏ tại Việt Nam ( P.A 1). .......................................................... 34
4.1.1

Sơ đồ cơng nghệ lị hơi đốt than...................................................... 34

4.1.2

Thông số kỹ thuật và môi trường lị hơi đốt than............................. 36

4.1.3


Chỉ tiêu tài chính lị hơi đốt than ..................................................... 44

4.2 Giới thiệu mơ hình lị đốt rác thải kết hợp sinh khối, tận dụng nhiệt để cấp
nhiệt cho công nghiệp vừa và nhỏ ( P.A 2) ........................................................ 53
4.2.1

Thuyết minh công nghệ P.A 2 ........................................................ 53

4.2.2

Thông số kỹ thuật và môi trường .................................................... 66

4.2.3

Các thông số vận hành nhà máy theo P.A 2 .................................... 71

4.2.4

Các chỉ tiêu tài chính ...................................................................... 75

SO SÁNH CƠNG NGHỆ LỊ HƠI ĐỐT THAN KIỂU
TRUYỀN THỐNG VÀ LÒ ĐỐT RÁC THẢI KẾT HỢP NHIÊN LIỆU SINH
KHỐI, TẬN DỤNG NHIỆT ĐỂ CẤP NHIỆT CHO SME ................................ 86
5.1

So sánh các chỉ số kỹ thuật ....................................................................... 86

5.2


So sánh hiệu quả kinh tế ........................................................................... 88

5.2.1

So sánh về mặt vốn đầu tư ban đầu ................................................. 88

5.2.2

So sánh về chi phí vận hành, bảo dưỡng sửa chữa .......................... 89

5.2.3

So sánh về hiệu quả kinh tế đầu tư .................................................. 91

5.2.4

Kết luận chung về so sánh hiệu quả kinh tế của hai phương án: ...... 92

5.3

So sánh các chỉ số tác động môi trường .................................................... 92

5.3.1

Tổng phát thải theo quan điểm vịng đời ......................................... 93

5.3.2

Chi phí biên giảm phát thải CO2 ..................................................... 98
KẾT LUẬN VÀ CÁC KIẾN NGHỊ ........................................ 100


6.1

Kết luận.................................................................................................. 100

6.2

Các kiến nghị ......................................................................................... 102

6.2.1

Các kiến nghị về mặt kỹ thuật cơng nghệ...................................... 102

6.2.2

Các kiến nghị về mặt chính sách – pháp lý. .................................. 109

TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... a

Nguyễn Mạnh Cường

ii

SHHV: CA170313


Luận văn thạc sỹ

Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT
P.A 1:

Phương án 1

P.A 2:

Phương án 2

CP:

Chi phí

CPBGPT:

Chi phí biên giảm phát thải

EM:

Phát thải

GDP:

Tổng sản phẩm quốc nội

CN:

Công nghiệp

SME:


Doanh nghiệp vừa và nhỏ

RTR:

Rác thải rắn

NLHT:

Nhiên liệu hóa thạch

NPV:

Giá trị hiện tại thuần

BDSC:

Bảo dưỡng sửa chữa

C&I:

Đo lường và điều khiển

Nguyễn Mạnh Cường

v

SHHV: CA170313



Luận văn thạc sỹ

Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1.1: GDP của Việt Nam từ năm 1986 đến 2017
Bảng 1.2: Tỷ lệ đóng góp của cơng nghiệp vào nền kinh tế Việt Nam
Bảng 2.1 Kết quả kiểm tra thành phần công nghệ của than tại Việt Nam
Bảng 2.2 Kết quả phân tích thành phần hóa học của than
Bảng 2.3 Tiềm năng từ nông nghiệp tại Việt Nam năm 2010:
Bảng 2.4 : Tiềm năng cây sinh khối từ cây thân gỗ tại Việt Nam năm 2010
Bảng 2.5: Thành phần hóa học của một số loại sinh khối thơng dụng
Bảng 2.6: Chất thải rắn năm 2003, 2008, và năm 2016
Bảng 2.7: Chi tiết thành phần rác thải rắn sinh hoạt tại một số bãi chôn lấp năm
2009-2011
Bảng 2.8: Thống kê thành phần CTR theo hàm lượng hóa học
Bảng 2.9: Nguồn năng lượng điện tại Việt Nam năm 2015
Bảng 4.1: Thơng số kỹ thuật của lị hơi đốt than
Bảng 4.2: Các thiết bị chính kèm theo lị hơi dốt than
Bảng 4.3: Mặt bằng bố trí của dự án lị hơi đốt than
Bảng 4.4: Nồng độ chất thải trong khói thải lị hơi đốt than
Bảng 4.5: Chi phí đầu tư hệ thống lị than theo tính tốn của chủ đầu tư ( VNĐ)
Bảng 4.6: Chi phí nhân cơng phương án lị hơi đốt than( VNĐ)
Bảng 4.7: Chi phí nhiên liệu, điện phương án lò hơi đốt than( VNĐ)
Bảng 4.8: Tổng hợp chi phí phương án lị hơi đốt than( VNĐ )
Bảng 4.9: Doanh thu phương án lò hơi đốt than. ( Đơn vị VNĐ)

Nguyễn Mạnh Cường


vi

SHHV: CA170313


Luận văn thạc sỹ

Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh

Bảng 4.10: Dòng tiền phương án lò than ( đơn vị triệu đồng)
Bảng 4.11: Giá trị hiện thu hồi thuần NPV phương án lò than ( Đơn vị triệu đồng )
Bảng 4.12: Dịng tiền tích lũy phương án lị than ( Đơn vị triệu đồng )
Bảng 4.13: Thơng số chính của lị hơi tận dụng nhiệt
Bảng 4.14: Thơng số cơ sở của dự án theo P.A 2
Bảng 4.15: Thành phần công nghệ của rác và sinh khối (củi)
Bảng 4.16: Diện tích mặt bằng bố trí của nhà máy P.A 2
Bảng 4.17: Thông số kỹ thuật vận hành nhà máy theo P.A 2
Bảng 4.18: Nhân sự vận hành nhà máy theo P.A 2
Bảng 4.19: Chi phí nhiên liệu sản xuất 1 tấn hơi của nhà máy theo P.A 2
Bảng 4.20: Nồng độ chất thải trong khói thải nhà máy theo P.A 2
Bảng 4.21: Chi phí đầu tư P.A 2
Bảng 4.22: Chi phí nhân cơng theo P.A 2
Bảng 4.23: Tổng hợp chi phí năm của nhà máy P.A 2
Bảng 4.24: Doanh thu của nhà máy P.A 2
Bảng 4.25: Số liệu dòng tiền P.A 2 ( Đơn vị : Triệu đồng)
Bảng 4.26: Tính tốn NPV của P.A 2

( Đơn vị : Triệu đồng)

Bảng 4.27: Dòng tiền quy đổi lũy kế


( Đơn vị : Triệu đồng)

Bảng 5.1: Thông số kỹ thuật của 2 phương án
Bảng 5.2: Tổng hợp các chỉ số kinh tế của hai phương án. ( Đơn vị : triệu đồng)
Bảng 5.3: Nhiên liệu và điện cần thiết tạo 1 tấn hơi nước của 2 phương án
Bảng 5.4: Phát thải khi CO2 khi khai thác nguyên vật liệu
Bảng 5.5: Phát thải CO2 khi vận chuyển nguyên vật liệu

Nguyễn Mạnh Cường

vii

SHHV: CA170313


Luận văn thạc sỹ

Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh

Bảng 5.6: Phát thải CO2 khi đốt nguyên vật liệu
Bảng 5.7: Phát thải CO2 khi chôn lấp sản phẩm sau đốt
Bảng 5.8: Tổng hợp hệ số phát thải của các nhiên liệu đốt
Bảng 5.9: So sánh phát thải CO2 khi cùng tạo ra 1 tấn hơi có cùng thơng số

Nguyễn Mạnh Cường

viii

SHHV: CA170313



Luận văn thạc sỹ

Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh

DANH SÁCH HÌNH ẢNH

Hình 2.1 : Sơ đồ xử lý rác thải phổ biến hiện nay
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý cấp nhiệt cho cơng nghiệp vừa và nhỏ
Hình 3.1 : Lị hơi ống lửa
Hình 3.2: Lị hơi đốt than ống lị ống lửa
Hình 3.3: Lị hơi ống nước bao hơi ngang
Hình 3.4: Lị hơi ống ghi xích
Hình 3.5: Lị hơi than phun – NMNĐ Dun Hải 1
Hình 3.6: Lị hơi tầng sơi
Hình 3.7: Lị hơi đốt sinh khối
Hình 3.8: Sơ đồ cơng nghệ khí hóa
Hình 3.9: Sơ đồ cơng nghệ khí hóa Plasma
Hình 3.10: Cơng nghệ lị đốt rác thùng quay
Hình 3.11: Cơng nghệ lị đốt rác trên ghi
Hình 3.12: Cơng nghệ lị đốt rác tầng sơi
Hình 4.1: Sơ đồ ngun lý hệ thống lị hơi đốt than ghi xích
Hình 4.2: Cấu tạo lị ghi xích
Hình 4.3: Bản thể lị ghi xích
Hình 4.4: Sơ đồ lắp đặt hệ thống lị hơi đốt than
Hình 4.5: Mặt bằng bố trí thiết bị hệ thống lị hơi đốt than
Hình 4.6: Biểu đồ dịng tiền phương án lị than
Hình 4.7 Biểu đồ dịng tiền tích lũy phương án lị than


Nguyễn Mạnh Cường

ix

SHHV: CA170313


Luận văn thạc sỹ

Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh

Hình 4.8 Sơ đồ ngun lý cơng nghệ P.A 2
Hình 4.9 Mặt cắt dọc dây truyền cơng nghệ P.A 2
Hình 4.10 Bãi tập kết rác
Hình 4.11 Xe xúc đổ rác vào gầu tải
Hình 4.12 Cửa cấp liệu vào lị bằng thủy lực
Hình 4.13 Ghi lị kiểu bậc thang lắc
Hình 4.14 Cấu tạo lị tận dụng nhiệt
Hình 4.15 : Lắp đặt lị hơi tận dụng nhiệt
Hình 4.16 : Cấu tạo thiết bị xử lý bụi kiểu cyclon 1 vịng xốy
Hình 4.17 : Cấu tạo thiết bị xử lý bụi kiểu hấp phụ và bể rửa bụi
Hình 4.18 : Ảnh bể rửa bụi
Hình 4.19 : Sơ đồ kết nối lò đốt rác, lò tầng sơi và lị tận dụng nhiệt
Hình 4.20 : Băng tải cấp nhiên liệu sinh khối cho lị tầng sơi
Hình 4.21 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước ngầm
Hình 4.22 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước cation cấp nước cho lị hơi
Hình 4.23 : Sơ đồ cấp hơi từ lò hơi tới hộ tiêu thụ
Hình 4.24 : Sơ đồ điểm đo lấy tín hiệu của hệ thống C&I
Hình 4.25 Sơ đồ bố trí mặt bằng nhà máy (P.A 2)
Hình 4.26 : Biểu đồ dịng tiền P.A 2

Hình 4.27: Biểu đồ dịng tiền quy đổi lũy kế
Hình 6.1: Sơ đồ phân loại và sơ chế rác
Hình 6.2: Gầu ngoạm bốc rác vào máy xé túi trước khi phân loại
Hình 6.3. Băng tải phân loại thủ công

Nguyễn Mạnh Cường

x

SHHV: CA170313


Luận văn thạc sỹ

Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh

Hình 6.4: Sàng quay phân loại rác
Hình 6.5: Cấu tạo của hệ thống xử lý khói thải sử dụng ống venturi kết hợp thiết bị
hập thụ
Hình 6.6: Sơ đồ xử lý nước thải từ hệ thống xử lý khói thải

Nguyễn Mạnh Cường

xi

SHHV: CA170313


Luận văn thạc sỹ


Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh

MỞ ĐẦU

1.1 Sự cần thiết của đề tài
Từ năm 1986 Việt Nam thực hiện chính sách mở cửa kinh tế với khẩu hiệu
cơng nghiệp hóa hiện đại hóa. Từ đó đến nay Việt Nam ln nằm trong nhóm
những nước có tốc độ phát triển nhanh nhất thế giới. Điều này được thể hiện thông
qua chỉ số tăng trưởng GDP tại bảng 1.1
Bảng 1.1: GDP của Việt Nam từ năm 1986 đến 2017 : 18
Năm

GDP

1986-

1991-

1996-

2001-

2006-

2010-

1990

1995


2000

2005

2010

2015

4,4%

8,2%

7,6%

7,34%

6,32%

5,9%

2017

6,81%

Cùng với sự phát triển kinh tế của Việt Nam, sự phát triển công nghiệp là một
trong những mũi nhọn quan trọng bậc nhất, góp phần lớn trong bức tranh phát triển
kinh tế của Việt Nam, chi tiết tại bảng 1.2
Bảng 1.2: Tỷ lệ đóng góp của cơng nghiệp vào nền kinh tế Việt Nam : 19
Năm


CN %

1986-

1991-

1996-

2001-

2006-

2010-

1990

1995

2000

2005

2010

2015

25.24

27.52


33.11

39.42

36.74

33.09

2017

33.34

Tuy nhiên trong mỗi sự việc ln có hai mặt, với sự phát triển của kinh tế, đặc
biệt là phát triển công nghiệp đã nảy sinh nhiều vấn đề tồn tại cần khắc phục, trong
đó nổi bật là các vấn đề:
+ Vấn đề 1: Nguồn NLHT của Việt Nam cũng như thế giới đang ngày một cạn
kiệt, cần tìm các nguồn năng lượng khác thay thế.

Nguyễn Mạnh Cường

1

SHHV: CA170313


Luận văn thạc sỹ

Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh

+ Vấn đề 2: Phát thải đang ngày càng gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến mơi

trường đặc biệt là khí thải nhà kính làm biến đổi khí hậu. Để khắc phục vấn đề này,
các nước phát triển đã nhiều lần họp bàn và đã đưa ra các nghị định nhằm làm giảm
khí thải nhà kính như Nghị định thư Kyoto 1997. Điểm mấu chốt để giải quyết vấn
đề này là phải cải tiến công nghệ năng lượng sạch và tiết kiệm năng lượng để giảm
phát thải nhà kính.
+ Vấn đề 3: RTR trong công nghiệp, sinh hoạt tăng nhanh (8-15%/năm). Nếu
không có biện pháp kịp thời xử lý rác thải, sẽ gây nguy hại đến môi trường sống và
sức khỏe của chúng ta.
Từ những vấn đề mặt trái nổi bật trong quá trình phát triển đất nước như trên,
vấn đề đặt ra là phải tìm ra các nguồn năng lượng mới có thể thay thế NLHT và có
những cơng nghệ đốt phù hợp để giảm phát thải khí nhà kính. Ngồi ra cịn phải tìm
các giải pháp giảm RTR cũng như tận dụng tối đa rác thải rắn làm nguyên liệu đốt
tận dụng nhiệt hoặc nguyên liệu sản xuất các sản phẩm khác như phân bón, vật liệu
xây dựng..
1.2 Mục tiêu của đề tài
Từ những vấn đề đặt ra ở trên, mục tiêu của đề tài là nghiên cứu tìm kiếm giải
pháp công nghệ sử dụng nguồn rác thải rắn thay thế nhiên liệu hóa thạch trong sản
xuất tại các doanh nghiệp vừa và nhỏ tại Việt Nam
So sánh giải pháp mới ( sử dụng rác thải rắn) và giải pháp truyền thống ( sử
dụng nhiên liệu hóa thạch) về các chỉ tiêu kỹ thuật, kinh tế, mơi trường. Qua đó
khằng định ưu điểm nội trội của giải pháp mới
Đề xuất các cải tiến về cơng nghệ nhằm góp phần làm cơng nghệ mới được
hồn thiện hơn; hoạt động ổn định an tồn, tin cậy ít ảnh hưởng tới mơi trường hơn
và giảm được chi phí vận hành, nâng cao khả năng cạnh trạnh cho doanh nghiệp.
Kiến nghị các ban ngành quản lý liên quan đưa ra các chủ trương, chính sách phù
hợp để có thể khuyến khích, phổ biến áp dụng công nghệ mới thay thế công nghệ cũ

Nguyễn Mạnh Cường

2


SHHV: CA170313


Luận văn thạc sỹ

Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh

góp phần nâng cao chất lượng kỹ thuật, giảm chi phí sản xuất và đặc biệt là giảm
ảnh hưởng ô nhiễm mơi trường.
1.3 Phương pháp thực hiện đề tài
Khảo sát, tìm hiểu thực trạng nguồn nhiên liệu hóa thạch, sinh khối, rác thải
rắn; Các công nghệ đốt than, sinh khối tận dụng nhiệt và cơng nghệ xử lý rác tại
Việt Nam.
Tìm hiểu và lựa chọn giải pháp truyền thống điển hình về đốt nhiên liệu than
tận dụng nhiệt phục vụ sản xuất tại các doanh nghiệp vừa và nhỏ tại Việt Nam.
Khảo sát thu thập các dữ liệu về thiết kế, đầu tư, vận hành, BDSC và phát thải môi
trường của giải pháp điển hình.
Tìm hiểu và đề xuất giải pháp đốt nhiên rác thải rắn tận dụng nhiệt phục vụ sản
xuất. Khảo sát thu thập các dữ liệu về thiết kế, đầu tư, vận hành, BDSC và phát thải
môi trường. Để thận tiện cho công tác đánh giá, so sánh 2 giải pháp, ta chọn 2 mơ
hình khảo sát có các thông số đáp ứng về cấp nhiệt phục vụ sản xuất giống nhau:
Cùng công suất, áp suất, loại hơi..
Kiểm tra, tính tốn so sánh về các chỉ tiêu kỹ thuật, kinh tế và môi trường của
hai giải pháp. Về kỹ thuật, các giải pháp phải đáp ứng được các tiêu chuẩn Việt
Nam về mặt an tồn và khí thải trong sản xuất. Về mặt kinh tế, tìm hiểu tính tốn
các chi phí đầu tư, vận hành... để đánh giá các chỉ số kinh tế như giá trị hiện tại
thuần và thời gian hoàn vốn của 2 giải pháp. Về mặt phát thải CO2 , Tính tốn so
sánh phát thải CO2 theo quản điểm vịng đời và chi phí biên giảm phát thải của hai
phương án. Từ những đánh giá, so sánh trên, làm rõ các ưu nhược điểm của giải

pháp mới và đánh giá khả năng áp dụng giải pháp vào thực tiễn.
1.4 Cấu trúc của luận văn
Chương 1:

Mở đầu

Chương 2:

Tổng quan về nhiên liệu rắn và rác thải rắn tại việt nam

Nguyễn Mạnh Cường

3

SHHV: CA170313


Luận văn thạc sỹ

Chương 3:

Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh

Tổng quan về công nghệ đốt nhiên liệu rắn và xử lý rác thải rắn
tại việt nam

Chương 4:

Mơ hình cơng nghệ đốt nhiên liệu rắn tận dụng nhiệt trong cn
vừa và nhỏ tại việt nam


Chương 5:

So sánh cơng nghệ lị hơi đốt than kiểu truyền thống và lò đốt
rác thải kết hợp nhiên liệu sinh khối, tận dụng nhiệt để cấp
nhiệt cho SME

Chương 6:

Kết luận và các kiến nghị

Nguyễn Mạnh Cường

4

SHHV: CA170313


Luận văn thạc sỹ

Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh

TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU THAN, SINH KHỐI VÀ
RÁC THẢI RẮN TẠI VIỆT NAM
2.1 Tổng quan về nhiên liệu và tình hình rác thải tại Việt Nam
2.1.1 Nhiên liệu than
Hóa thạch là nguồn nhiên liệu chủ yếu và phổ biến không những tại Việt Nam
mà còn của cả thế giới. Bởi nó có nhiều ưu điểm như dễ dàng khai thác, dễ dàng sử
dụng, nhiệt trị cao, vận chuyển dễ dàng….
Theo cơ quan thông tin năng lượng Hoa Kỳ (EIA) ước tính năm 2006 : nguồn

năng lượng hóa thạch chiếm 86% tổng số năng lượng sản xuất trên thế giới, bao
gồm 36,8% dầu mỏ, than 26,6%, khí thiên nhiên 22,9%. Các nguồn nhiên liệu
khơng hóa thạch bao gồm thủy điện 6,3%, năng lượng hạt nhân 6,0%, và năng
lượng địa nhiệt, năng lượng mặt trời, năng lượng gió, nhiên liệu gỗ, tái chế chất
thải chiếm 0,9%.
Theo BP Statistical (2016), Trữ lượng than trên thế giới đến năm 2015 còn lại
khoảng 891.531triệu tấn. Bao gồm than antraxit, bitum là 403.199 triệu tấn (45,2%).
Còn than á bitum và than nâu là 488.332 triệu tấn (54,8%). Tình hình tiêu thụ than
trên tồn thế giới năm 2015 khoảng 3.830 triệu tấn, dự kiến đến năm 2035 là 4.586
triệu tấn .
Tại Việt Nam, trữ lượng than khoảng 3,5 tỷ tấn trong đó tại vùng Quảng Ninh
chiếm 3,3 tỷ tấn, còn lại được phân bố rải rác tại Thái Ngun, Bắc Giang, Hải
Dương…Ngồi ra theo thăm dị sơ bộ, vùng đồng bằng bắc bộ có lượng dự trữ than
nâu khoảng 36,9 tỷ tấn ( chưa chính xác ). Chủng loại than của chúng ta cũng khá
dạng: than bùn ( 1033 triệu tấn); than nâu ( 36.966 triệu tấn); than đá (17.823 triệu
tấn); than antraxit ( 3,6 tỷ tấn). Như vậy than của chúng ta chủ yếu là than antraxit (
94,7%).
Thông số kỹ thuật của than tại một số mỏ chính của Việt Nam như bảng 2.1 (
thành phần cơng nghệ) và bảng 2.2 (thành phần hóa học ).

Nguyễn Mạnh Cường

5

SHHV: CA170313


Luận văn thạc sỹ

Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh


Bảng 2.1 Kết quả kiểm tra thành phần công nghệ của than tại Việt Nam 2
Tên đơn vị/ loại than/ tên mẫu

Độ tro

Chât bốc

Độ ẩm (%)

Nhiệt trị thấp

Alv (%)

Vpt (%)

Wlv

Wpt

Qlvt (kcal/kg)

CTT Hà Tu

Cám 5

MS 1

27.20


6.24

8.52

0.81

5083

CTT Hà Lầm

Cám 5

MS 1

28.64

7.97

6.83

0.74

5106

CTTT Hòn gai

Cám 5

MS 1


26.07

7.60

8.47

0.71

5123

nt

Cám 6a

MS 1

33.20

7.52

7.29

0.84

4657

CTT Mông Dương

Cám 5


MS 1

26.15

6.11

9.28

1.21

5105

CTT Quang hanh

Cám 5

MS 1

24.91

6.68

8.80

1.44

5172

CTTT Cửa Ông


Cám 5

MS 1

25.32

6.35

9.89

0.82

5111

Nguyễn Mạnh Cường

6

SHHV: CA170313


Luận văn thạc sỹ

Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh

Bảng 2.2 Kết quả phân tích thành phần hóa học của than 2

STT

Các bon


Hydro

Oxy

Nito

Lưu Huỳnh

Cpt(%)

Hpt (%)

Opt (%)

Npt (%)

Sptch(%)

Tên đơn vị/ loại than/ tên mẫu

1

CTT Hà Tu

Cám 5

MS 1

63.86


2.30

2.39

0.73

0.42

2

CTTT Hòn Gai

Cám 4b

MS 2

68.83

2.83

2.61

0.85

0.41

3

nt


Cám 5

MS 2

64.35

2.67

2.75

0.84

0.41

4

nt

Cám 6

MS 1

56.86

2.55

3.09

0.75


0.40

5

CTTT Cửa Ông

Cám 4b

MS 1

72.58

2.70

1.78

0.75

0.44

6

nt

Cám 5

MS 1

65.28


2.54

2.38

0.71

0.40

7

nt

Cám 6a

MS 1

56.51

2.24

2.71

0.70

0.41

Nguyễn Mạnh Cường

7


SHHV: CA170313


Luận văn thạc sỹ

Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh

NLHT tuy hiện tại đang là nhiên liệu quan trọng và phổ biến nhưng ngồi vấn
đề cạn kiệt do khơng có khả năng tái tạo, vấn đề quan trọng cần quan tâm của
NLHT là phát thải CO2 khi sử dụng. Theo quan điểm vòng đời, để sử dụng được
nhiên liệu đốt, cần trải qua nhiều công đoạn từ việc khai tác, sơ chế, vận chuyển, sử
dụng, chôn lấp. Mỗi công đoạn này đều có thể gây ra phát thải CO2, Tuy nhiên phát
thải CO2 tập trung ở công đoạn Sử dụng ( khoảng 96% - theo số liệu Mỹ). Vì vậy để
giải quyết được vấn đề phát thải CO2, chúng ta cần:
+ Cải tiến công nghệ sử dụng, lựa chọn công nghệ giảm thiểu phát thải.
+ Nâng cao hiệu suất hệ thống , giảm lượng nhiên liệu sử dụng góp phần giảm
phát thải.
Khi chúng ta sử dụng NLHT làm nhiên liệu đốt cịn ảnh hưởng đến mơi trường
do phát sinh NOX và SOX trong quá trình đốt cháy nhiên liệu:
O2+ N2 = NOX
O2+ S = SOX
Khí thải này phát thải ra mơi trường và sinh ra các axits có khả năng tàn phá
mơi trường sinh thái ( mưa a xít). Do đó trong việc nghiên cứu cơng nghệ đốt, cần
phải tính đến biện pháp xử lý các khí gây hại này. Giảm thiểu ảnh hưởng tác động
đến môi trường.
2.1.2 Nhiên liệu sinh khối
Nhiên liệu sinh khối là những nhiên liệu có nguồn gốc khá đa dạng từ thực vật
như củi, tro, trấu , tinh dầu, hoặc phế thải từ sinh học được ủ lên men….do đó thơng
số kỹ thuật của nhiên liệu sinh khối cũng đa dạng . Chính ví vậy, khi tính tốn giải

pháp, phải tùy thuộc từng loại nhiên liệu mà ta có các cơng nghệ sử dụng phù hợp.
Có 2 cách sử dụng nhiên liệu sinh khối phổ biến : đốt trực tiếp và biến đổi
thành loại nhiên liệu khác tiện dụng hơn như :
+ Biến đổi vật lý: chặt, nén, sấy, ép...

Nguyễn Mạnh Cường

8

SHHV: CA170313


Luận văn thạc sỹ

Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh

+ Biến đổi nhiệt: đốt, khí hóa, nhiệt phân..
+ Biến đổi sinh học: lên men, phân giải kị khí
Nhiên liệu sinh khối đang ngày càng được ưu tiên sử dụng do những ưu điểm
nổi trội của mình. Ưu điểm đầu tiên là nhiên liệu sinh khối có sẵn trong tự nhiên và
thời gian hình thành ngắn, dễ sản sinh . Điều này khiến sinh khối có khả năng thay
thế năng lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt. Ưu điểm thứ hai là nhiên liệu
sinh khối có nhiệt độ cháy thấp (~ 8500C), thành phần lưu huỳnh hầu như khơng
có, nên khi đốt, thành phần NOx và SOx trong khói thải thấp, tác động của đốt sinh
khối đến môi trường là ít hơn nhiều so với đốt nhiên liệu hóa thạch. Ưu điểm nổi
bật khác là sinh khối có nguồn gốc từ sinh vật tự nhiên rất thân thiện mơi trường,
góp phần làm thúc đẩy và cân bằng môi trường sống. Ngồi ra sử dụng nhiên liệu
sinh khối có nguồn gốc là rác thải của sinh hoạt hoặc hoạt động chế biến nơng lâm
nghiệp cịn góp phần làm sạch đẹp mơi trường sống.
Tuy nhiên nhiên liệu sinh khối cũng có nhiều nhược điểm như: phụ thuộc vào

mùa màng, thời tiết; thu gom vận chuyển khó khăn, cồng kềnh; nhiệt trị thấp, nhiệt
độ chảy sỉ thấp, tro bụi nhiều...
Việt Nam là đất nước nơng nghiệp, khí hậu nhiệt đới gió mùa, nguồn sinh khối
khá đa dạng và sản lượng tiềm năng cũng khá lớn. Chi tiết được thể hiện tại bảng
2.3 và 2.4
Bảng 2.3 Tiềm năng sinh khối từ nông nghiệp tại Việt Nam năm 2010: 1
Tiềm năng
( triệu tấn )

Dầu tương đương
( triệu toe)

Tỷ lệ
%

Rơm rạ

40

0,22

8,98

Trấu

8

0,33

2,66


7,8

0,18

1,44

Nguồn sinh khối

Bã mía

Nguyễn Mạnh Cường

9

SHHV: CA170313


Luận văn thạc sỹ

Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh

Tiềm năng
( triệu tấn )

Dầu tương đương
( triệu toe)

Tỷ lệ
%


Các loại khác

19,1

0,20

3,82

Tổng

74,9

Nguồn sinh khối

16,89

Bảng 2.4 : Tiềm năng cây sinh khối từ cây thân gỗ tại Việt Nam năm 2010: 1
Tiềm năng
( triệu tấn )

Dầu tương đương
( triệu toe)

Tỷ lệ
%

Rừng tự nhiên

14,07


4,91

32,41%

Rừng trồng

9,07

3,17

20,91%

Đất không rừng

2,47

0,87

5,71%

Cây trồng phân tán

7,79

2,73

18,00%

2,41


0,84

5,56%

Phế liệu gỗ

7,50

2,64

17,40%

Tổng

43,31

15,16

100,00%

Nguồn sinh khối

Cây công nghiệp và
cây ăn quả

Các thông số kỹ thuật của nhiên liệu sinh khối có độ dao động khá cao, phụ
thuộc vào chủng loại, điều kiện môi trường sống, độ ẩm...Giá trị trung bình được
thể hiện trong bảng 2.5:


Nguyễn Mạnh Cường

10

SHHV: CA170313


Luận văn thạc sỹ

Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh

Bảng 2.5: Thành phần hóa học của một số loại sinh khối thông dụng( khô): 1

Sinh khối
Gỗ
Vỏ trấu khô
Lõi, bẹ ngô
Thân, vỏ lạc khô
Rơm rạ
Mùn cưa

Tro

Nhiệt trị

A%

(Mj/kg)

C%


H%

O%

N%

S%

49,5

6

42,7

0,2

0,1

1,5

10,9

30,68

3,35

55,01

0.5


0.1

10,36

14.4

43.65

5.56

43.31

0.61

1.3

5,57

15.4

45.5

7

33.9

0.9

2.3


10,4

14.3

44

5

49

0,92

0,504

0,504

14,6-15

52,38

6,12

40,47

0,37

0,1

0,56


18,5-19

2.1.3 Hiện trạng rác thải tại Việt Nam
Cùng với sự phát triển của kinh tế, chúng ta đang đối mặt với một vấn đề quan
trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của chúng ta, đó là vấn đề rác thải sinh hoạt
và cơng nghiệp. Chất thải có thể chia làm 3 dạng : rắn, lỏng, khí. Mỗi loại có đặc
điểm và mức độ ảnh hưởng khác nhau. Trong phạm vi bài luận văn này chúng ta chỉ
quan tâm đến rác thải rắn có thể sử dụng làm nhiên liệu đốt.
Rác thải có từ nhiều nguồn gốc như sinh hoạt, cơng nghiệp, nơng nghiêp… nó
tăng dần hàng năm cùng với tăng dân số và chất lượng đời sống. Chi tiết được thể
hiện tại bảng 2.6.
Bảng 2.6: Chất thải rắn năm 2003, 2008, và năm 2016: 20
Loại CTR
CTR đô thị

Nguyễn Mạnh Cường

Đ.vị
Tấn/năm

11

2003

2008

2015

4.848.933


7.099.323

15.330.000

SHHV: CA170313