CÔNG NGHÊ LÒ ĐỐT RÁC FBE-1000

Tài liệu tham khảoCÔNG NGHÊ LÒ ĐỐT RÁC FBE-10001 Giới thiệu chung Theo số liệu thống kê, cho đến năm 2010 Việt Nam phát sinh tổng khối lượng chất thải rắn (rác) là 23 triệu tấn/năm. Chất thải rắn công nghiệp (chiếm xấp xỉ 20÷25% khối lượng trong rác sinh hoạt) là 5÷6 triệu tấn/năm, trong đó có đến 700.000 tấn chất thải rắn nguy hại/năm. Toàn ngành y tế ở Việt Nam hiện có 826 Bệnh viện, mỗi ngày thải ra khoảng 240 tấn rác, trong đó có đến 12÷25% khối lượng là chất thải y tế nguy hại cần xử lý một cách đặc biệt.Chất thải công nghiệp đặc biệt là các hóa chất, thuốc bảo vệ thực vật, chất hoạt động bề mặt, bao bì chứa hóa chất, các loại dung môi hữu cơ… và rác y tế nguy hại với số lượng lớn và độc tính cao đã và đang tác động tiêu cực một cách trầm trọng và toàn diện đến sức khỏe con người và môi trường sống. Trong các phương pháp chính để xử lý chất thải rắn được áp dụng hiện nay trên Thế giới và ở Việt Nam, thì thiêu rác trong lò đốt tiêu chuẩn có những ưu điểm như: xử lý nhanh chóng và triệt để; có thể xử lý hầu hết cả các loại chất thải nguy hại; chiếm diện tích mặt bằng để xử lý là nhỏ nhất; có thể tận dụng nhiệt dư cho các mục đích khác (phát điện, cung cấp nước nóng, cho quá trình sấy…).Do đó, trên Thế giới phương pháp xử lý rác bằng công nghệ thiêu đốt chiếm ưu thế: tại Nhật Bản hàng năm phát sinh hơn 400 triệu tấn rác công nghiệp, nhiều gấp 8 đến 10 lần so với rác sinh hoạt MSW), để xử lý chúng Nhật Bản có khoảng 3.000 lò đốt rác; ở CHLB Đức trên 60% chất thải nguy hại được xử lý bằng thiêu đốt; hầu hết chất thải nguy hại ở Đan Mạch đều được thiêu đốt; ở Mỹ lượng chất thải được thiêu đốt tuy chỉ chiếm khoảng 20% tổng lượng chất thải rắn nhưng đã đạt con số 4.000.000 tấn/năm. Xuất phát từ yêu cầu cấp bách bảo vệ môi trường trong việc xử lý rác thải nguy hại, Công ty cổ phần FBE Vietnam đã tiến hành nâng cấp và hoàn thiện công nghệ của Lò đốt chất thải rắn đã chế tạo trước đây trên cơ sở hợp tác nghiên cứu, trao đổi công nghệ với các Trường đại học, Viện nghiên cứu và chuyên gia nước ngoài về lĩnh vực này để cho ra đời loại lò đốt rác công nghiệp FBE-1000 thế hệ mới. Loại lò này có nhiều tính năng ưu việt, hiệu quả trong xử lý và tiết kiệm nhiên liệu, điện năng trong sử dụng, làm việc tin cậy và ổn định… nhằm đóng góp hữu hiệu vào việc xử lý triệt để ô nhiễm, bảo vệ môi trường. Phần giới thiệu về nguyên lý, cấu tạo của lò đốt rác công nghiệp FBE-1000 do Công ty cổ phần FBE Vietnam chế tạo sẽ được trình bày ở các mục sau: 2. NGUYÊN LÝ CÔNG NGHỆ LÒ ĐỐT RÁCLò đốt rác (Incinerator) là một thiết bị tối quan trọng để xử lý rác thải. Đây là một loại thiết bị đặc biệt dùng để phân hủy và thiêu đốt chất thải bằng phương pháp nhiệt. Trong Lò đốt rác diễn ra quá trình nhiệt phân (Pyrolysis) hay khí hóa (Gasification) các rác thải (bao gồm cả chất thải rắn và lỏng) đồng thời với việc phân hủy các chất hữu cơ mạch đa vòng hay cao phân tử thành các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn để sau đó ôxy hóa hoàn toàn chúng thành các sản phẩm cháy mong muốn là CO2 và H2O. Đi cùng với Lò đốt rác là hệ thống xử lý khí thải nhằm loại tách bụi và xử lý các khí axit chứa trong thành phần khí thải của Lò đốt rác như: SO2, HCl, HF hay khí ô nhiễm phát sinh từ công nghệ đốt cháy như NOx, CO, bồ hóng (Soot)… để khí thải thoát ra ngoài qua ống khói đạt tiêu chuẩn môi trường cho phép. Trước đây phương pháp đốt cháy trực tiếp (còn gọi là đốt hở hay đốt một cấp) đối với rác thải do không kiểm soát được quá trình phân hủy và oxy hóa hoàn toàn các chất thải hữu cơ nên phát sinh ra nhiều khí độc như HC, CO…và đặc biệt là các hợp chất hữu cơ khó phân hủy có mạch vòng gốc benzen chứa Cl như các chất cực độc dioxin, furan. Phương pháp đốt rác trực tiếp cổ điển này hiện trên thế giới và ở nước ta đều không cho phép áp dụng, đặc biệt là đối với rác nguy hại y tế và công nghiệp.Xử lý rác bằng Lò đốt rác có nhiều tiềm năng và ưu điểm hơn so với các phương pháp khác. Chôn lấp rác là một phương pháp đã và đang áp dụng phổ biến với rác sinh hoạt, chúng chiếm nhiều diện tích đất, thời gian phân hủy kéo dài hàng trăm năm, phát tán mùi hôi và côn trùng, dịch bệnh và đặc biệt là phát sinh một lượng lớn nước rỉ rác rất độc hại cho môi trường đất và nguồn nước ngầm. Còn phương pháp làm phân vi sinh (phân compost) từ rác thải cũng chỉ thực hiện được với thành phần chất hữu cơ tách ra từ rác, nhưng rất khó khăn để phân loại một cách tuyệt đối chúng trong rác thải đô thị, nó đòi hỏi thiết bị và công nghệ phức tạp, tốn kém để thực hiện; thời gian xử lý thành phân khá lâu nên công suất khó đáp ứng với lượng rác thải khổng lò như hiện nay; chất lượng phân compost từ rác thải hầu như không đảm bảo để bón cho cây trồng, đặc biệt là cây lương thực.Phương pháp thiêu đốt chất thải trong Lò đốt rác có nhiều ưu điểm vượt trội như: xử lý triệt để mọi loại chất thải dạng rắn và lỏng; giảm thể tích chất thải tối đa đến 95%; thời gian xử lý diễn ra nhanh ngay trong Lò đốt rác; có thể xử lý ngay tại chỗ hay khu qui hoạch không xa nguồn thải giảm bớt chi phí và rủi ro trong quá trình vận chuyển; mặt khác, nếu tận dụng được lượng nhiệt dư của khí thải để phát điện, sinh hơi nước quá nhiệt hay gia nhiệt cho các quá trình sấy… thì hiệu quả kinh tế của quá trình xử lý này sẽ tăng lên. Tuy nhiên hai thách thức chính của phương pháp xử lý trong Lò đốt rác đó là công nghệ và chi phí vận hành.3. CÔNG NGHỆ CỦA LÒ ĐỐT RÁC FBELò đốt rác công nghiệp FBE-1000 được thiết kế nhằm mục đích xử lý cả chất thải rắn và chất thải lỏng với nguyên lý cơ bản sau:Công nghệ xử lý chất thải rắn công nghiệp áp dụng trong lò đốt rác FBE-1000 được thực hiện theo nguyên lý nhiệt phân và thiêu đốt ở nhiệt độ cao nhằm phân hủy hoàn toàn các chất thải nguy hại:- Quá trình nhiệt phân được tiến hành trong buồng đốt sơ cấp của lò nhằm chuyển các thành phần ở thể rắn và lỏng của chất thải thành thể khí (HC, CO, H2…) nhờ nhiệt cung cấp từ mỏ đốt nhiên liệu. Quá trình nhiệt phân được thực hiện trong điều kiện thiếu ôxy và ở nhiệt độ 500-700oC.- Sau đó, khí nhiệt phân chuyển động lên buồng đốt thứ cấp dưới tác động của áp suất cơ học khí. Tại đây nhờ nhiệt độ cao trên 1000oC và lượng không khí cấp bổ sung, những chất cháy thể khí từ buồng sơ cấp sang, kể cả các chất ô nhiễm hữu cơ mạch vòng như Dioxin và Furans sẽ bị đốt cháy hoàn toàn tạo thành CO2 và H2O.Hiệu quả thiêu đốt trong lò phải thỏa mãn bốn yếu tố cơ bản cần thiết cho sự đốt cháy hoàn toàn chất thải độc hại là: chất ôxy hóa (O2) và ba yếu tố “T” của quá trình thiêu đốt: Nhiệt độ đốt (Temperature), Thời gian lưu khí (Times) và Cường độ xáo trộn rối (Turbulence):1. Oxygen (O2)

Tài liệu tham khảo

1 Giới thiệu chung

Theo số liệu thống kê, cho đến năm 2010 Việt Nam phát sinh tổng khối lượng chất thải rắn (rác) là 23 triệu tấn/năm Chất thải rắn công nghiệp (chiếm xấp xỉ 20÷25% khối lượng trong rác sinh hoạt) là 5÷6 triệu tấn/năm, trong đó có đến 700.000 tấn chất thải rắn nguy hại/năm Toàn ngành y tế ở Việt Nam hiện có 826 Bệnh viện, mỗi ngày thải ra khoảng 240 tấn rác, trong đó có đến 12÷25% khối lượng là chất thải y tế nguy hại cần xử lý một cách đặc biệt

Chất thải công nghiệp đặc biệt là các hóa chất, thuốc bảo vệ thực vật, chất hoạt động bề mặt, bao bì chứa hóa chất, các loại dung môi hữu cơ… và rác y tế nguy hại với số lượng lớn

và độc tính cao đã và đang tác động tiêu cực một cách trầm trọng và toàn diện đến sức khỏe con người và môi trường sống

Trong các phương pháp chính để xử lý chất thải rắn được áp dụng hiện nay trên Thế giới

và ở Việt Nam, thì thiêu rác trong lò đốt tiêu chuẩn có những ưu điểm như: xử lý nhanh chóng và triệt để; có thể xử lý hầu hết cả các loại chất thải nguy hại; chiếm diện tích mặt bằng

để xử lý là nhỏ nhất; có thể tận dụng nhiệt dư cho các mục đích khác (phát điện, cung cấp nước nóng, cho quá trình sấy…)

Do đó, trên Thế giới phương pháp xử lý rác bằng công nghệ thiêu đốt chiếm ưu thế: tại Nhật Bản hàng năm phát sinh hơn 400 triệu tấn rác công nghiệp, nhiều gấp 8 đến 10 lần so với rác sinh hoạt MSW), để xử lý chúng Nhật Bản có khoảng 3.000 lò đốt rác; ở CHLB Đức trên 60% chất thải nguy hại được xử lý bằng thiêu đốt; hầu hết chất thải nguy hại ở Đan Mạch đều được thiêu đốt; ở Mỹ lượng chất thải được thiêu đốt tuy chỉ chiếm khoảng 20% tổng lượng chất thải rắn nhưng đã đạt con số 4.000.000 tấn/năm

Xuất phát từ yêu cầu cấp bách bảo vệ môi trường trong việc xử lý rác thải nguy hại, Công ty cổ phần FBE Vietnam đã tiến hành nâng cấp và hoàn thiện công nghệ của Lò đốt chất thải rắn đã chế tạo trước đây trên cơ sở hợp tác nghiên cứu, trao đổi công nghệ với các Trường đại học, Viện nghiên cứu và chuyên gia nước ngoài về lĩnh vực này để cho ra đời loại

lò đốt rác công nghiệp FBE-1000 thế hệ mới Loại lò này có nhiều tính năng ưu việt, hiệu quả trong xử lý và tiết kiệm nhiên liệu, điện năng trong sử dụng, làm việc tin cậy và ổn định… nhằm đóng góp hữu hiệu vào việc xử lý triệt để ô nhiễm, bảo vệ môi trường

Phần giới thiệu về nguyên lý, cấu tạo của lò đốt rác công nghiệp FBE-1000 do Công ty

cổ phần FBE Vietnam chế tạo sẽ được trình bày ở các mục sau:

2 NGUYÊN LÝ CÔNG NGHỆ LÒ ĐỐT RÁC

Lò đốt rác (Incinerator) là một thiết bị tối quan trọng để xử lý rác thải Đây là một loại thiết bị đặc biệt dùng để phân hủy và thiêu đốt chất thải bằng phương pháp nhiệt Trong Lò

đốt rác diễn ra quá trình nhiệt phân (Pyrolysis) hay khí hóa (Gasification) các rác thải (bao

gồm cả chất thải rắn và lỏng) đồng thời với việc phân hủy các chất hữu cơ mạch đa vòng hay cao phân tử thành các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn để sau đó ôxy hóa hoàn toàn chúng thành các sản phẩm cháy mong muốn là CO2 và H2O Đi cùng với Lò đốt rác là hệ thống xử

lý khí thải nhằm loại tách bụi và xử lý các khí axit chứa trong thành phần khí thải của Lò đốt

rác như: SO2, HCl, HF hay khí ô nhiễm phát sinh từ công nghệ đốt cháy như NOx, CO, bồ

hóng (Soot)… để khí thải thoát ra ngoài qua ống khói đạt tiêu chuẩn môi trường cho phép

Trước đây phương pháp đốt cháy trực tiếp (còn gọi là đốt hở hay đốt một cấp) đối với rác thải do không kiểm soát được quá trình phân hủy và oxy hóa hoàn toàn các chất thải hữu

cơ nên phát sinh ra nhiều khí độc như HC, CO…và đặc biệt là các hợp chất hữu cơ khó phân hủy có mạch vòng gốc benzen chứa Cl như các chất cực độc dioxin, furan Phương pháp đốt rác trực tiếp cổ điển này hiện trên thế giới và ở nước ta đều không cho phép áp dụng, đặc biệt

là đối với rác nguy hại y tế và công nghiệp

Xử lý rác bằng Lò đốt rác có nhiều tiềm năng và ưu điểm hơn so với các phương pháp khác Chôn lấp rác là một phương pháp đã và đang áp dụng phổ biến với rác sinh hoạt, chúng chiếm nhiều diện tích đất, thời gian phân hủy kéo dài hàng trăm năm, phát tán mùi hôi và côn trùng, dịch bệnh và đặc biệt là phát sinh một lượng lớn nước rỉ rác rất độc hại cho môi trường

đất và nguồn nước ngầm Còn phương pháp làm phân vi sinh (phân compost) từ rác thải cũng

chỉ thực hiện được với thành phần chất hữu cơ tách ra từ rác, nhưng rất khó khăn để phân loại một cách tuyệt đối chúng trong rác thải đô thị, nó đòi hỏi thiết bị và công nghệ phức tạp, tốn kém để thực hiện; thời gian xử lý thành phân khá lâu nên công suất khó đáp ứng với lượng rác thải khổng lò như hiện nay; chất lượng phân compost từ rác thải hầu như không đảm bảo

để bón cho cây trồng, đặc biệt là cây lương thực

Phương pháp thiêu đốt chất thải trong Lò đốt rác có nhiều ưu điểm vượt trội như: xử lý triệt để mọi loại chất thải dạng rắn và lỏng; giảm thể tích chất thải tối đa đến 95%; thời gian

xử lý diễn ra nhanh ngay trong Lò đốt rác; có thể xử lý ngay tại chỗ hay khu qui hoạch không

xa nguồn thải giảm bớt chi phí và rủi ro trong quá trình vận chuyển; mặt khác, nếu tận dụng được lượng nhiệt dư của khí thải để phát điện, sinh hơi nước quá nhiệt hay gia nhiệt cho các quá trình sấy… thì hiệu quả kinh tế của quá trình xử lý này sẽ tăng lên Tuy nhiên hai thách thức chính của phương pháp xử lý trong Lò đốt rác đó là công nghệ và chi phí vận hành

3 CÔNG NGHỆ CỦA LÒ ĐỐT RÁC FBE

Lò đốt rác công nghiệp FBE-1000 được thiết kế nhằm mục đích xử lý cả chất thải rắn và chất thải lỏng với nguyên lý cơ bản sau:

Công nghệ xử lý chất thải rắn công nghiệp áp dụng trong lò đốt rác FBE-1000 được thực hiện theo nguyên lý nhiệt phân và thiêu đốt ở nhiệt độ cao nhằm phân hủy hoàn toàn các chất thải nguy hại:

- Quá trình nhiệt phân được tiến hành trong buồng đốt sơ cấp của lò nhằm chuyển các thành phần ở thể rắn và lỏng của chất thải thành thể khí (HC, CO, H2…) nhờ nhiệt cung cấp

từ mỏ đốt nhiên liệu Quá trình nhiệt phân được thực hiện trong điều kiện thiếu ôxy và ở nhiệt

độ 500-700oC

- Sau đó, khí nhiệt phân chuyển động lên buồng đốt thứ cấp dưới tác động của áp suất

cơ học khí Tại đây nhờ nhiệt độ cao trên 1000oC và lượng không khí cấp bổ sung, những chất cháy thể khí từ buồng sơ cấp sang, kể cả các chất ô nhiễm hữu cơ mạch vòng như Dioxin

và Furans sẽ bị đốt cháy hoàn toàn tạo thành CO2 và H2O

Hiệu quả thiêu đốt trong lò phải thỏa mãn bốn yếu tố cơ bản cần thiết cho sự đốt cháy hoàn toàn chất thải độc hại là: chất ôxy hóa (O2) và ba yếu tố “T” của quá trình thiêu đốt:

Nhiệt độ đốt (Temperature), Thời gian lưu khí (Times) và Cường độ xáo trộn rối (Turbulence):

1 Oxygen (O2)

Là lượng ôxy cần thiết để đốt cháy (ôxy hóa) hoàn toàn các chất cháy trong thành phần khí nhiệt phân, chủ yếu là HC, CO và H2 thành CO2 và H2O

Đây là một yếu tố quan trọng quyết định hiệu quả của quá trình thiêu đốt rác Lượng ôxy cung cấp và phương pháp cấp có ảnh hưởng trực tiếp đến sự cháy hoàn toàn, do đó phải tính toán và kiểm soát lượng không khí cần cấp theo qui trình nhiệt phân rác

3 Thời gian (Times)

Là thời gian lưu khí ở trong buồng đốt thứ cấp để tiến hành quá trình thiêu hủy

Đây là thông số rất quan trọng ảnh hưởng đến điều kiện thiêu hủy hoàn toàn các thành phần khí nhiệt phân trong buồng đốt thứ cấp Thời gian lưu khí càng lâu thì phản ứng ôxy hóa càng xảy ra triệt để, nó phụ thuộc vào lượng khí thải nhiệt phân qua buồng đốt và thể tích buồng đốt thứ cấp, được tính bằng giây Để đảm bảo thiêu hủy hoàn toàn các chất hữu cơ đặc biệt là dioxin và furans thì thời gian lưu cần duy trì từ 1-2 giây

4 Cường độ xáo trộn rối (Turbulence)

Đánh giá mức độ xáo trộn giữa khí nhiệt phân với không khí chứa ôxy và ngọn lửa có nhiệt độ cao

Mức độ xáo trộn nó có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của quá trình thiêu hủy Cường độ xáo trộn phụ thuộc vào tốc độ và chuyển động cơ học khí trong lò giữa các luồng khí, phương pháp lựa chọn và nội hình lò, được đánh giá bởi tiêu chuẩn Reynolds (Re)

Các yếu tố cơ bản của quá trình thiêu đốt trên không chỉ ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình thiêu đốt chất thải mà còn liên quan đến việc sinh ta các khí thải ô nhiễm như CO,

HC, NOx và bồ hóng

4 Xử lý khí thải

Nhiệt độ cao của khí thải sau quá trình thiêu đốt cần được làm nguội để tăng hiệu suất của quá trình xử lý khí thải tiếp theo Lượng nhiệt thừa này được tận dụng thông quan thiết bị trao đổi nhiệt để quay lại cung cấp cho quá trình đốt cháy của lò nhằm tăng nhiệt độ đốt cháy

và hiệu suất sử dụng nhiệt của lò

Quá trình thiêu đốt chỉ có thể thiêu hủy hoàn toàn các chất hữu cơ có chứa thành phần cháy C và H, còn các khí thải như SO2, NOx, CO, HCl, HF… phát sinh do đốt cháy không hoàn toàn hay do thành phần rác và nhiên liệu đưa vào quá trình đốt cháy Các khí có tính axit trên được xử lý triệt để bằng phương pháp hấp thụ bằng các dung dịch kiềm trong thiết bị tháp rửa có ô đệm (phương pháp xử lý ướt)

Trên cơ sở nguyên lý công nghệ đốt rác trên, Lò đốt rác công nghiệp FBE-1000 được Công ty FBE Vietnam thiết kế, chế tạo đồng bộ với các thiết bị phụ trợ thành một hệ thống lò đốt rác công nghiệp hoàn thiện

4 GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ LÒ ĐỐT RÁC FBE-1000

1 Thông số kỹ thuật chính của lò FBE-1000 :

1 Công suất thiêu hủy rác (Kg/h)

(Kg/ngày)

1.00024.000

2 Nhiệt độ buồng đốt sơ cấp (oC) 500÷900

3 Nhiệt độ buồng đốt thứ cấp (oC) 1.100÷1.300

4 Thời gian lưu khí (giây) > 2

5 Cường độ rối Re - 7000

6 Tiêu hao nhiên liệu dầu DO (Kg/Kg rác) 0,1÷0,2

7 Công suất điện tiêu thụ: 3 pha, 380V (KWh) 50÷ 80

8 Lưu lượng khói thải (N.m3/h) 10.500 ÷ 12.500

9 Nhiệt độ khói thải thoát ra môi trường (oC) < 200

10 Tốc độ khói thải (m/s) 20÷25

2 Sơ đồ qui trình công nghệ

Hệ thống lò đốt rác công nghiệp FBE-1000 bao gồm các bộ phận chức năng chính được thể hiện trên sơ đồ nguyên lý Hình 3.1:

1 Máy nạp rác 7 Cụm tháp hấp thụ

2 Buồng đốt sơ cấp 8 Quạt hút

3 Buồng đốt thứ cấp 9 Ống khói

4 Buồng đốt bổ sung 10 Bể xút tuần hoàn

5 Buồng Xiclon 11 Bộ điều khiển tự động

6 Bộ giải nhiệt B1, B2: Đầu đốt nhiên liệu

3 Mô hình của Lò đốt rác công nghiệp FBE-1000 (Chỉ để tham khảo)

Trên Hình 3.2 giới thiệu Mô hình của hệ thống Lò đốt rác công nghiệp FBE-1000:

Burnerpalan

Hình 3.2: Mô hình hệ thống lò đốt rác công nghiệp FBE-1000

4 Nguyên lý hoạt động

1 Máy cấp rác1:

Chất thải công nghiệp được thu gom về, chúng cần được chuẩn bị trước qua các công đoạn phân loại và xử lý sơ bộ (phơi, đóng bánh, tách cặn), sau đó chất thải rắn được vô bao (giấy hay nilong) với kích thước phù hợp với miệng nạp liệu để thuận tiện cho việc cấp liệu qua cửa lò, tránh rơi vãi gây ô nhiễm

Chất thải lỏng (dung dịch thải, hóa chất, dung môi) được chứa trong bồn kín, sau khi lọc và tách ẩm: phần lỏng được phun vào đốt trong lò, phần cặn bã được đốt dưới dạng chất thải rắn

Cơ cấu nạp rác 1 làm nhiệm vụ cấp rác đã đóng bao vào lò theo khối lượng và

chu kì mẻ cấp rác Để đạt được chu kỳ nhiệt phân tối ưu trong lò, khoảng 15 phút cấp rác vào lò một lần với lượng rác khoảng 200-250Kg đảm bảo phân phối đều lượng chất thải cấp vào lò đạt công suất 1.000 Kg/h

Lò đốt rác công nghiệp FBE-1000 gồm có 2 buồng đốt: sơ cấp và thứ cấp

2 Buồng đốt sơ cấp 2:

Nhiệm vụ: là nơi tiếp nhận rác – tiến hành nhiệt phân rác thành thể khí – đốt cháy kiệt cốc (carbon rắn) còn lại sau quá trình nhiệt phân và các chất hưu cơ còn sót lại trong tro

Buồng đốt sơ cấp 2 được gia nhiệt bằng hai mỏ đốt dầu diesel (DO) B3 nhằm bổ sung và duy trì nhiệt độ nhiệt phân của rác trong buồng đốt sơ cấp từ 500÷700oC Dưới tác dụng của nhiệt, diễn ra các quá trình phân hủy nhiệt các chất thải rắn và lỏng thành thể khí, trải qua các giai đoạn: bốc hơi nước – nhiệt phân – ôxy hóa một phần các chất cháy

Không khí cấp cho quá trình cháy sơ cấp chủ yếu là đốt cháy nhiên liệu trong buồng đốt sơ cấp và hòa trộn một phần với khí nhiệt phân trước khi chuyển sang buồng đốt thứ cấp Lượng không khí dư rất nhỏ bởi ở buồng đốt sơ cấp 2 chủ yếu quá trình cháy tạo thành bán khí, nó được điều chỉnh nhắm đáp ứng chế độ nhiệt phân của

mẻ rác đốt

Mỏ đốt nhiên liệu được bố trí thuận lợi cho sự chuyển động của ngọn lửa và trao đổi nhiệt với rác thải, đồng thời đảm bảo đốt cháy kiệt phần tro còn lại sau chu kỳ đốt Kiểm soát quá trình đốt cháy và nhiệt độ trong buồng đốt sơ cấp 2 bằng cặp nhiệt điện XA (Cromen-Alumen) có nối với hệ thống điều chỉnh tự động nhiệt độ

Khí H2 tạo thành do hơi nước cấp vào vùng cháy để khống chế nhiệt độ buồng đốt sơ cấp cùng với khí nhiệt phân dưới tác dụng của cơ học khí trong buồng lò được đưa sang buồng đốt thứ cấp 3 qua kênh dẫn khí nằm phía trên buồng đốt sơ cấp

Chỉ còn một lượng nhỏ tro (3-5%), chủ yếu là các ôxyt kim loại hay thủy tinh, gốm sành sứ trong rác nằm trên mặt ghi, chúng sẽ được tháo ra ngoài qua khay tháo tro theo chu kỳ và có thể đem đi đóng rắn hay làm vật liệu xây dựng hay chôn lấp an toàn do đã đốt kiệt các chất hữu cơ

3 Buồng đốt thứ cấp 3:

Khí nhiệt phân từ buồng đốt sơ cấp 2 chuyển lên buồng đốt thứ cấp 3chứa các chất cháy có nhiệt năng cao (CO, H2, CnHm…), tại đây chúng được đốt cháy hoàn toàn tạo thành khí CO2 và H2O nhờ lượng ôxy trong không khí cấp và nhiệt độ cao Nhiệt

độ của buồng đốt thứ cấp được duy trì từ 1.100÷1.300oC bởi mỏ đốt nhiên liệu dầu diesel B2 Nhờ nhiệt độ cao và thời gian lưu khí trong buồng đốt đủ lâu (1-2 giây) đảm bảo thiêu hủy hoàn toàn các chất thải độc hại, đặc biệt là Dioxin, Furans và mùi

Hiệu suất xử lý của lò đốt rác phụ thuộc chủ yếu vào hiệu quả thiêu đốt và phản ứng diển ra trong buồng đốt thứ cấp 3, có tính quyết định đối với toàn bộ quá trình xử

lý bằng phương pháp thiêu hủy Vì vậy sự bố trí hợp lý của Mỏ đốt B2 tạo nên sự đồng đều nhiệt độ trong lò, tăng hiệu quả thiêu đốt và tạo dòng khí chuyển động xoáy rất có lợi cho việc hòa trộn, tiếp xúc của các quá trình phản ứng

Kiểm soát quá trình đốt cháy và nhiệt độ trong buồng đốt thứ cấp 3 bằng cặp nhiệt điện XA (Cromen-Alumen) vỏ bọc bằng Ceramic có nối với hệ thống điều chỉnh

tự động nhiệt độ

4 Buồng đốt bổ sung 4:

Đây là một trong những bí quyết công nghệ quan trọng để lò đốt rác của FBE Vietnam vừa đảm bảo đốt kiệt khí độc hại ở nhiệt độ cao mà vẫn đáp ứng yêu cầu tiết kiệm tối đa nhiên liệu sử dụng: khí thải sau khi ra khỏi buồng đốt thứ cấp 3 được đốt cháy tiếp một thời gian ở nhiệt độ cao trong buồng đốt bổ sung 4 nhằm đốt cháy triệt

để thành phần khí và chất hữu cơ còn sót lại, tăng thời gian lưu của khí ở nhiệt độ cao.Ngoài ra, buồng đốt bổ sung 4 còn có tác dụng lắng tách theo nguyên lý trọng lực

và quán tính đối với các hạt bụi trong dòng khí thải nhờ cấu tạo đặc biệt của thiết bị

5 Bộ Xiclon 5:

Khí thải còn chứa nhiều bụi sau khi ra khỏi buồng xúc tác được đưa vào thiết bị Xiclon 5 nhằm lắng tách các hạt bụi lớn (kích thước trên 5µm) nhờ chuyển động xoáy của dòng khí tạo lực ly tâm cho các hạt bụi tách ra khỏi dòng khí và va đập với thành thiết bị sau đó rơi xuống thùng lắng

Khí nóng tiếp tục được chuyển động sang tháp giải nhiệt 6 để làm nguội Bụi lắng được định kỳ tháo ra và đem đi xử lý chung với tro thải của lò đốt

6 Tháp giải nhiệt 6:

Thiết bị trao đổi nhiệt bằng không khí 6 có tác dụng làm mát và hạ thấp nhiệt độ cao của khí thải tới giá trị cho phép trước khi vào thiết bị xử lý bằng phương pháp hấp thụ

Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt làm nguội bằng không khí và hơi nước cấp từ hệ thống quạt hướng trục có phun nước với lưu lượng không khí ẩm lớn trên 50.000 m3/h

Tại đây, dung dịch hấp thụ (NaOH, Na2CO3 hay Ca(OH)2) từ bể 10 được máy bơm cấp và phun vào buồng với hệ số phun lớn Các khí thải (SO2, HF, HCl …) sẽ bị dung dịch hấp thụ, đồng thời làm lắng nốt phần bụi có kích thước nhỏ còn lại Bộ tách giọt nước trong tháp hấp thụ sẽ được thu hồi lại các giọt nước nhỏ bị dòng khí chuyển động kéo theo

xử lý tiếp tiếp hay đốt cùng với chất thải rắn trong lò

11 Bộ điều khiển tự động 11:

Trên tủ điện điều khiển, thông qua bộ cài đặt của đồng hồ đo nhiệt độ người vận hành có thể điều khiển nhiệt độ buồng đốt sơ cấp và thứ cấp theo yêu cầu công nghệ của quá trình thiêu đốt

Công dụng của bộ điều khiển tự động đối với lò đốt rác:

- Điều khiển tự động quá trình đốt cháy nhiên liệu của các đầu đốt B1 và B2 theo qui trình công nghệ đề ra

- Điều khiển tự động các thông số kỹ thuật cơ bản của lò đốt: nhiệt độ buồng đốt

12 Xử lý tro bùn và nước thải sau khi xử lý:

- Tro của lò đốt rác xả ra từ buồng đốt sơ cấp chiếm khoảng 5% tổng khối lượng rác thiêu đốt, sau khi được xử lý ở nhiệt độ cao đã hoàn toàn triệt tiêu các chất hữu cơ,

vi trùng và vi khuẩn nguy hại, sẽ tiếp tục được đưa đi xử lý

- Váng bọt bẩn trong bể dung dịch tuần hoàn 10 được hớt lên cùng với nước được cho vào các bao chứa rác khô có thể đem đi đốt lại nhằm tăng độ ẩm nhằm giảm tốc độ nhiệt phân ban đầu

Trên Hình 3.4 trình bày sơ đồ công nghệ xử lý tro bụi từ xe tháo tro và cặn lắng

từ bể dung dịch tuần hoàn 10:

Hình 3.4: Sơ đồ quy trình xử lý tro và cặn bùn của lò đốt rác FBE-1000

- Dung dịch đã qua sử dụng nhiều lần được tháo qua bể xử lý nước chung của hệ thống xử lý nước thải của nhà máy

- Cặn xả ra từ bể dung dịch được đốt lại trong lò ở dạng lỏng hay dạng rắn hoặc đem đi xử lý như ổn định-hóa rắn hay chôn lấp an toàn

Có thể bao gồm các phương pháp: Bao viên (kích thước lớn và kích thước nhỏ); Hấp thụ: đưa chất thải vào bên trong chất hấp thụ (đất, xỉ than, mùn cưa, cỏ, rơm, bụi

lò nung…); Hấp phụ; Kết tủa: làm kết tủa các chất nguy hại (chất kết tủa là các chất để hóa rắn như: hydroxit, sunfua, silicat, cacbonnat… ); Khử độc: chuyển các chất độc hại thành các chất không độc hại khi phản ứng với chất kết dính (ximăng) Phụ gia phổ biến để ổn định hóa rắn: xi măng, puzơlan, silicat, polyme hữu cơ…

XỬ LÝ CHUNG

LÒ ĐỐT

Cặn, bùn KHÍ SẠCH

Bảng 2-1 Nhiệt trị của các hợp chất khí nhiên liệu [1]

Tên khí Công thức hóa học Nhiệt trị, kJ/m 3

d c

12770118003596059870636309125011846014650023440

Nhiệt trị cao d

c

Q : khi nước trong sản vật cháy ở trạng thái lỏng với nhiệt độ là 0oC

Nhiệt trị thấp Q t d: khi nước trong sản vật cháy ở trạng thái hơi với nhiệt độ là 20oC

d

c

Q = 127,7CO + 128,7H2 + 397,7CH4 + 636,2C2H4 + 699C2H6 + 992C3H8 + 1285C4H10 + 1591C5H12 + 255H2S, kJ/m3 (2.1)

d

t

Q = 127,7CO + 108H2 + 359,6CH4 + 598,7C2H4 + 636,3C2H6 + 912,5C3H8 + 1184,6C4H10 + 1456C5H12 + 234,4H2S, kJ/m3 (2.2)

Tính lượng không khí lý thuyết và sản phẩm cháy lý thuyết

Việc tính toán quá trình cháy đối với nhiên liệu khí được thực hiện trực tiếp theo hàm lượng thể tích các khí thành phần, không cần quy đổi ra số kmol Các nội dung tính toán bao gồm: tính lượng không khí cần thiết, lượng sản phẩm cháy, tính nhiệt độ cháy lý thuyết của nhiên liệu

Tính lượng không khí cần thiết:

Lượng không khí lý thuyết cần thiết ở trạng thái khô và ẩm để đốt 1m3 nhiên liệu khí:

++

+

0

42

2,15,05,004762

,

, m3/m3 (2.3)

Trong đó: CO, H2, H2S, CmHn – thành phần của nhiên liệu khí ẩm, %

Lượng không khí lý thuyết cần thiết ở trạng thái khô và ẩm:

Nếu chỉ cung cấp đúng lượng không khí lý thuyết thì không đủ oxi để cháy hoàn toàn,

do đó lượng không khí thực tế cần luôn lớn hơn Lượng không khí ẩm thực tế:

0

L

α - hệ số tiêu hao không khí, phụ thuộc loại nhiên liệu, cấu tạo của thiết bị lò

Bảng 2-2 So sánh các phương pháp đốt nhiên liệu khí [2]

Dạng nhiên liệu và kiểu thiết bị đốt α

Đốt củi trong buồng đốt đứng

Đốt than đá, than nâu trong buồng đốt thủ công

Đốt than đá, than nâu trong buồng đốt cơ khí

Tính l ượng sản phẩm cháy và thành ph ầ n của chúng

Nếu tất cả lượng nhiệt sinh ra khi cháy nhiên liệu tập trung làm cho sản phẩm cháy có một nhiệt độ nhất định thì nhiệt độ đó gọi là nhiệt độ cháy lý thuyết của nhiên liệu Nhiệt độ này phụ thuộc vào nhiệt trị của nhiên liệu, vào nhiệt độ ban đầu của không khí và nhiên liệu, đồng thời còn phụ thuộc vào hệ số không khí α.

1 2

1

t t t i i

i i

i1, i2: nhiệt hàm của sản phẩm cháy ứng với nhiệt độ t1 và t2 kJ/m3

iΣ: nhiệt hàm tổng cộng của sản phẩm cháy nhiên liệu, kJ/n.m3

α

α α

L t C V

t C V

V : thể tích sản phẩm cháy tạo thành khi đốt một đơn vị nhiên liệu, m3/kg; m3/m3

Cnl, CKK: tỷ nhiệt của nhiên liệu và không khí ứng với nhiệt độ nung trước nhiên liệu và không khí, kJ/m3.oC

Tnl, Tkk: nhiệt độ nung trước nhiên liệu và không khí, oC

Lα - lượng không khí thực tế để đốt một đơn vị nhiên liệu, m3/kg, m3/m3

Lượng nhiệt sinh ra do đốt nhiên liệu ngoài việc làm tăng nhiệt độ của sản phẩm cháy còn tỏa mất ra môi trường xung quanh Do đó trong thực tế, nhiệt độ cháy thực tế có giá trị thấp hơn nhiệt độ lý thuyết Nhiệt độ cháy thực tế phụ thuộc vào nhiệt độ cháy lý thuyết và vào điều kiện truyền nhiệt ở nơi đốt nhiên liệu Lượng nhiệt mất do tỏa ra xung quanh càng nhỏ thì nhiệt độ cháy thực tế của nhiên liệu càng lớn Đây là đại lượng dùng để đánh giá khả năng cấp nhiệt của nhiên liệu trong thực tế sản xuất

Lò buồng vận hành chu kỳ Nhiên liệu rắn, lỏng 0,65 – 0,70

ntNhiên liệu khí, lỏngThan đá

Khí đốtThan bụi, mazut, khíKhí đốt, mazutnt

0,70 – 0,750,70 – 0,750,77 – 0,800,78 – 0,800,52 – 0,620,67 – 0,730,70 – 0,750,60 – 0,700,70 – 0,75

2) Tính toán cân bằng nhiệt

Mục đích tính cân bằng nhiệt:

 Đánh giá chất lượng làm việc của thiết bị qua việc xác định các tham số kinh tế - kỹ thuật

 Xác định lượng tiêu hao nhiên liệu trong các lò công nghiệp

Các khoản cân bằng nhiệt có thể xác định bằng thực nghiệm hoặc tính toán

Các khoản nhiệt thu

Nhiệt do cháy nhiên liệu: d

Q - nhiệt trị thấp của nhiên liệu, kJ/m3, J/kg

• Nhiệt vật lý do không khí và nhiên liệu được nung nóng trước:

f t C L B

Trong đó: L - lượng không khí thực tế cần thiết để đốt cháy một đơn vị nhiên liệu, α

m3/kg; m3/m3;

kk kk

Trong đó:C nl ×t nl =i nl - entanpi của nhiên liệu ở nhiệt độ được nung nóng trước, J/m3

• Nhiệt lượng do các phản ứng tỏa nhiệt: là lượng nhiệt tỏa ra do oxy hóa sắt

Trong đó: 5650 – lượng nhiệt tỏa ra do oxy hóa 1 kg sắt, kJ/kg;

a – phần kim loại bị cháy hao (bị oxi hóa);

Với các lò nung: a = 0,01 ÷ 0,025Với các lò nhiệt luyện: a = 0,005 ÷ 0,01Với các lò nhiệt độ thấp có thể bỏ qua Q t

G – năng suất lò, kg/s

Các khoản nhiệt chi

• Nhiệt lượng để nung vật phẩm:

C G

Trong các lò nung, lượng xỉ tạo thành không lớn, nên khoản này có thể bỏ qua

• Nhiệt lượng mất do các phản ứng thu nhiệt: có chủ yếu trong các lò nấu chảy

• Nhiệt lượng mất do cháy không hoàn toàn hóa học:

Nếu đốt nhiên kiệu không có ngọn lửa thì không có tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn hóa học Khi đốt nhiên liệu có ngọn lửa thì sản phẩm cháy ra khỏi lò chứa khoảng 1%

CO và 0,5% H2 nhiệt trị của hỗn hợp CO và H2 vào khoảng 12140 kJ/n.m3 Gọi p là phần khí chưa cháy, thường p = 0,005 ÷ 0,03 lượng sản phẩm cháy, do đó:

3

4 = p×B×Vα× 12140 × 10

Trong đó: B – lượng nhiên liệu tiêu hao, m3/s;

p = 0,005 ÷ 0,03 (giá trị dựa theo thiết bị đốt nhiên liệu);

q = 12140 kJ/m3 – nhiệt phản ứng do đốt hỗn hợp khí CO, H2;

Vα - lượng sản phẩm cháy tạo thành khi đốt 1 đơn vị nhiên liệu, m3/m3, m3/kg

• Nhiệt lượng mất do cháy không hoàn toàn cơ học

3

5 = × × d× 10

t

Q B k

Q – nhiệt trị thấp của nhiên liệu, kJ/m3;

B – lượng nhiên liệu tiêu hao, m3/s

• Lượng nhiệt mất do dẫn nhiệt qua các thể xây lò:

đ n

Q Q

Q6, 6, 6 - lượng nhiệt mất qua tường, nóc và đáy lò, W

Lượng nhiệt tổn thất qua các thể xây lò:

F t

t Q

kk n n

kk T

αλ

δλ

δλ

2

2 1

1 + + + +

−

=

Trong đó: t T - nhiệt độ mặt trong của thể xây, oC t T có giá trị nhỏ hơn nhiệt độ khí lò nhưng

lớn hơn nhiệt độ vật phẩm nung, coi gần đúng t t ( O C)

λ1, 2,, - hệ số dẫn nhiệt các lớp lót 1, 2, , n, W/moC;

n

δδ

δ1, 2,, - chiều dày các lớp lót 1, 2, , n, m;

F – diện tích mặt ngoài thể xây tiếp xúc với không khí, m2;

- Nếu tường được xây bằng 2 lớp gạch khác nhau.

Nhiệt độ trung bình của mặt phân giới giữa 2 lớp:

t = + o

C

- Nếu tường được xây bằng 3 lớp gạch khác nhau:

Nhiệt độ trung bình của lớp giữa:

2

2 T KK

t t

t t

t = +

, oCLượng nhiệt mất do dẫn nhiệt qua thể xây đáy lò có thể tính gần đúng bằng 15 ÷ 20% lượng nhiệt tổn thất qua tường lò:

• Lượng nhiệt bức xạ qua cửa và khe hở

Trong khi lò làm việc, cửa lò có thể mở hoàn toàn hoặc một phần để vào liệu và ra liệu hoặc mở để quan sát Mỗi lần mở cửa sẽ mất mất một lượng nhiệt do bức xạ

ψφ

F

T C

Trong đó: C0 – hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối (C0 = 5,7 W/m2.K4);

lò

T – nhiệt độ trung bình của lò, oK;

F – diện tích phần cửa mở và khe hở, m2 (thông thường 50÷100%)

ψ – hệ số thời gian mở cửa, phụ thuộc điều kiện thao tác và kiểu lò Mỗi lần mở

cửa quan sát lấy trung bình là 5 giây và trong mỗi giờ cừa mở 2 lần thì hệ số ψ

của mỗi cửa là:

5

ψ

trong đó: z – số cửa quan sát trong vùng

φ – hệ số màng ngăn, xác định căn cứ theo Bảng 6.1: Hệ số màng ngăn φ [2].

• Lượng nhiệt mất theo khí lò khi mở cửa:

Ở các lò có chế độ áp suất dương, khi mở cửa lò (hoặc các lỗ quan sát, khe hở) sẽ có lượng khí lò rò qua cửa ra môi trường ngoài và làm mất đi một lượng nhiệt

V - lượng khí rò qua cửa (lỗ quan sát) ở điều kiện tiêu chuẩn, m3/h;

ψ - hệ số thời gian mở cửa.

Giá trị V được tính như sau:0

3600 273

1

+

′ +

=

k

t t

t

V V V

gH HB V

ρ

ρρ

gH HB V

ρ

ρρ

32

Trong đó: H – chiều cao phần cửa mở, m;

B – chiều rộng cửa, m;

µ – hệ số lưu lượng phụ thuộc chiều dày tường lò và kích thước cửa.

ρ , ρk - khối lượng riêng của không khí ở môi trường ngoài lò và khí lò lọt qua

cửa có nhiệt độ khí tại vị trí cửa

Trong đó C - nhiệt dung riêng của sản phẩm cháy ở nhiệt độ khí ra khỏi lò, kJ/m k 3.oC, tra

theo Phụ lục II: Nhiệt dung riêng của các khí [1].

∑ - tổng lượng khí lò lọt qua các cửa mở, m3/h

• Lượng nhiệt mất do nung nóng các cơ cấu kim loại đỡ vật nung ở trong lò hoặc di chuyển qua lò:

t′,t′′ - nhiệt độ ban đầu và cuối của cơ cấu trong quá trình nung, oC;

∑

τ - tổng thời gian nung, h.

• Lượng nhiệt mất do nước làm nguộc các kết cấu lò: