Đề tài Thiết kế lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 100 kgh

Tất cả những điều đó tạo điều kiện kích thích các ngành sản xuất, kinh doanh và dịch vụ được mở rộng và phát triển nhanh chóng, đóng góp tích cực cho sự phát triển kinh tế của đất nước,

MỞ ĐẦU

Thế giới đang ngày càng phát triển không ngừng, quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa diễn ra mạnh mẽ Cùng với sự tăng thêm các cơ sở sản xuất với quy mô ngày càng lớn,

các khu tập trung dân cư càng ngày nhiều, nhu cầu tiêu dùng các sản phẩm vật chất cũng ngày

càng lớn Tất cả những điều đó tạo điều kiện kích thích các ngành sản xuất, kinh doanh và

dịch vụ được mở rộng và phát triển nhanh chóng, đóng góp tích cực cho sự phát triển kinh tế

của đất nước, nâng cao mức sống chung của xã hội; mặt khác cũng tạo ra một số lượng lớn

chất thải bao gồm: Chất thải sinh hoạt, chất thải công nghiệp, chất thải y tế, chất thải nông

nghiệp, chất thải xây dựng, v.v… Trong đó, rác thải sinh hoạt hiện nay là một vấn đề đáng lo

ngại của toàn thế giới Dân số ngày càng tăng, lượng rác thải cũng theo tỉ lệ mà tăng theo, nó

là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe

loài người

Tuy vậy, rác cũng là một phần của cuộc sống Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ và sự quan tâm của toàn thế giới, rác không chỉ đi ra từ cuộc sống mà nó

còn quay lại cuộc sống, phục vụ đời sống con người, cùng con người xây dựng cuộc sống

mới Không chỉ các nước hiện đại mà tất cả các nước trên toàn thế giới đang cố gắng xử lý rác

thải một cách hợp lý nhất để xây dựng một thế giới mới - thế giới không rác thải

Cho đến nay, chôn lấp vẫn là biện pháp xử lý chất thải rắn phổ biến nhất đối với nhiều nước trên thế giới trong đó có Việt Nam Ưu điểm chính của công nghệ chôn lấp ít tốn kém và

có thể xử lý nhiều loại chất thải rắn khác nhau so với công nghệ khác Tuy nhiên hình thức

chôn lấp lại gây ra những hình thức ô nhiễm khác như ô nhiễm nước, mùi hôi, ruồi nhặng, côn

trùng…Hơn nữa, công nghệ chôn lấp không thể áp dụng để xử lý triệt để các loại chất thải y

tế, độc hại Ngoài ra trong quá trình đô thị hoá như hiên nay, quỹ đất ngày càng thu hẹp, dẫn

đến khó khăn trong việc lựa chọn vị trí làm bãi chôn lấp rác

Vì vậy, áp dụng một số biện pháp xử lý rác khác song song với chôn lấp là một nhu cầu rất thiết thực Công nghệ đốt chất thải rắn, một trong những công nghệ thay thế, ngày

càng trở nên phổ biến và được ứng dụng rộng rãi đặc biệt với loại hình chất thải rắn y tế và

độc hại Công nghệ đốt chất thải rắn sẽ ít tốn kém hơn nếu đi kèm với biện pháp khai thác tận

dụng năng lượng phát sinh trong quá trình đốt

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN THIẾT KẾ

1.1 Khái niệm chất thải rắn sinh hoạt

Chất thải rắn ( còn gọi là rác) là các chất rắn bị loại ra trong quá trình sống, sinh hoạt, sản xuất của con người và động vật Rác phát sinh từ các gia đình, khu công cộng, khu thương mại, khu xây dựng, bệnh viện, khu xử lý chất thải…Trong đó, rác thải sinh hoạt chiếm tỉ lệ cao nhất Số lượng, thành phần, chất lượng rác thải ở từng khu vực, từng quốc gia là rất khác nhau, phụ thuộc vào trình độ phát triển khoa học, kĩ thuật

Bất kì hoạt động sống của con người, tại nhà, công sở, trên đường đi, tại nơi công cộng…đều sinh ra một lượng rác đáng kể Thành phần chủ yếu của chúng là các chất hữu cơ và rất dễ gây ô nhiễm trở lại môi trường sống Cho nên rác thải sinh hoạt có thể định nghĩa là các thành phần tàn tích hữu cơ phục vụ cho hoạt động sống của con người, chúng không còn được sử dụng và vứt trả lại môi trường sống

1.2 Thành phần của rác thải sinh hoạt

- Rau, thực phẩm thừa, chất hữu cơ dễ phân hủy chiếm khoảng 64.7 % về khối lượng

- Cây gỗ chiếm khoảng 6.6 % về khối lượng

- Giấy, bao bì giấy chiếm khoảng 2.1 % về khối lượng

- Plastic khó tái chế chiếm khoảng 9.1% về khối lượng

- Cao su, đế giày dép chiếm khoảng 6.3 % về khối lượng

- Vải sợi, vật liệu sợi chiếm khoảng 4.2 % về khối lượng

- Đất đá, bê tông chiếm khoảng 1.6 % về khối lượng

- Thành phần khác chiếm khoảng 5.4 % về khối lượng

1.3 Tác động của rác thải đến môi trường và con người

1.3.1 Ô nhiễm do rác

Rác thải sinh hoạt gây ô nhiễm toàn diện đến môi trường sống: không khí, đất, nước

Gây hại sức khỏe:

 Những nơi vứt rác bừa bãi sinh ra muỗi, ruồi nhặng là những sinh vật truyền nhiễm sẽ gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người (sốt rét, sốt xuất huyết, bệnh viêm não,…)

 Rác làm thức ăn cho chuột, từ chuột dễ lây lan cho người các bệnh như: dịch hạch, sốt

có thể dẫn đến tử vong

 Rác gây mùi hôi thối khó chịu cho xung quanh

 Ô nhiễm nước: Rác sinh hoạt không được thu gom thải vào kênh rạch, sông hồ…gây ô nhiễm môi trường nước bởi chính bản thân chúng Rác nặng lắng làm nghẽn đường lưu thông, rác nhẹ làm đục nước, nylon làm giảm diện tích tiếp xúc với không khí, giảm do trong nước, làm mất mỹ quan gây tác động cảm quan xấu đối với người sử dụng nguồn nước Chất hữu cơ phân hủy gây mùi hôi thối, gây phú dưỡng hóa nguồn nước Nước rò rỉ trong bãi rác đi vào nguồn nước ngầm, gây ô nhiễm nguồn nước

ngầm như ô nhiễm kim loại nặng, nồng độ nitrogen, photpho cao chảy vào sông hồ gây ô nhiễm nguồn nước mặt

 Ô nhiễm không khí: Bụi trong quá trình vận chuyển lưu trữ rác gây ô nhiễm không khí

Rác hữu cơ dễ phân hủy sinh học Trong môi trường hiếu khí, kị khí có độ ẩm cao, rác phân hủy sinh ra CO2, SO2, CO, H2S, NH3…ngay từ khâu thu gom đến chôn lấp

CH4 là chất thải thứ cấp gây cháy nổ

 Ô nhiễm đất:

Nước rò rỉ trong các bãi rác gây ô nhiễm đất

 Những nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm do rác thải sinh hoạt:

 Trình độ hiểu biết của nguời dân còn thấp (không thấy rõ tác hại của việc vứt rác thải bừa bãi và tầm quan trọng trong việc bảo vệ môi trường, không biết tận dụng phế phẩm thừa làm phân bón)

 Ý thức, trách nhiệm còn kém (không bỏ rác đúng nơi quy định, bảo thủ không muốn thực hiện theo những chủ trương về bảo vệ môi trường đã đề ra vì sợ tốn tiền)

 Các cấp chính quyền địa phương còn lơ là đối với việc quản lý môi trường

 Ở khu vực đô thị, quá trình đô thị hóa hiện nay kéo theo một số lượng người dân ở nông thôn ra thành phố sống đã gây nên những xáo trộn lớn lao trong sinh hoạt ở các vùng dân cư và vấn đề rác thải đang có nguy cơ ngày càng tăng, đặc biệt là trong các

đô thị mới, khu kinh tế tập trung như nhà mới mọc nhiều gây khó khăn cho thu gom, nhà quá nghèo hoặc nhà giàu không muốn hòa nhập cộng đồng dẫn đến tình trạng không giữ vệ sinh chung (nhà trên có thể vứt rác xuống sân gây ô nhiễm), các khu đô thị hóa dọc trục giao thông, các trung tâm công nghiệp tập trung không được quản lý chặt chẽ

1.3.2 Hiện trạng rác thải sinh hoạt ở Việt Nam

- Ở Việt Nam mỗi năm phát sinh đến hơn 15 triệu tấn chất thải rắn, trong đó chất thải sinh

hoạt từ các hộ gia đình, nhà hàng, các khu chợ và kinh doanh chiếm tới 80% tổng lượng chất

thải phát sinh trong cả nước Lượng còn lại phát sinh từ các cơ sở công nghiệp Chất thải nguy

hại công nghiệp và các nguồn chất thải y tế nguy hại tuy phát sinh với khối lượng ít hơn nhiều

nhưng cũng được coi là nguồn thải đáng lưu ý do chúng có nguy cơ gây hại cho sức khoẻ và

môi trường rất cao nếu như không được xử lý theo cách thích hợp

- Theo số liệu thống kê, hiện nay tổng lượng rác thải rắn sinh hoạt phát sinh trong toàn quốc

ước tính khoảng 1,28tr tấn/năm.Trong đó khu vực đô thị là (từ loại 4 trở lên) là 6,9tr tấn/năm

(chiếm 54%),lượng chất thải còn lại tập trung ở các xã, thị trấn thuọc huyện.Ước tính mỗi

người dân đô thị ở Việt Nam trung bình phát thải khoảng trên 2/3 kg chất thải mỗi ngày, gấp

đôi lượng thải bình quân đầu người ở vùng nông thôn Chất thải phát sinh từ các hộ gia đình

và các khu kinh doanh ở vùng nông thôn và đô thị có thành phần khác nhau Chất thải sinh

hoạt từ các hộ gia đình, các khu chợ và khu kinh doanh ở nông thôn chứa một tỷ lệ lớn các

chất hữu cơ dễ phân huỷ (chiếm 60-75%) Ở các vùng đô thị, chất thải có thành phần các chất

hữu cơ dễ phân huỷ thấp hơn (chỉ chiếm cỡ 50% tổng lượng chất thải sinh hoạt) Sự thay đổi

về mô hình tiêu thụ và sản phẩm là nguyên nhân dẫn đến làm tăng tỷ lệ phát sinh chất thải

nguy hại và chất thải không phân huỷ được như nhựa, kim loại và thuỷ tinh

- Dự báo tổng lượng rác thải rắn sinh hoạt đô thị từ 2014 là vào khoảng hơn 12tr tấn/năm và

đến 2020 khoảng 22tr tấn/năm

Như vậy với lượng gia tăng lượng chất thải rắn như trên thì nguy cơ ô nhiễm môi trường và

tác động tới sức khỏe cộng đồng do chất thải rắn gây ra đang trở thành một trong những vấn

đề cấp bách của công tác bảo vệ môi trường ở nước ta

1.4 Mục đích xử lý chất thải rắn bằng lò đốt

• Tái sử dụng và tái sinh chất thải

• Không làm phát tán các chất gây nguy hại vào môi trường

• Chuyển từ các chất độc hại thành các chất ít độc hại hơn hay vô hại

• Giảm thể tích chất thải trước khi chôn lấp

1.5 Xử lý chất thải rắn

• Việc lựa chọn phương pháp, công nghệ xử lý dựa trên một số tiêu chí:

 Khối lượng, thành phần, đặc tính của chất thải rắn

 Điều kiện kinh tế, hạ tầng của địa phương

 Hiệu quả của công nghệ xử lý (đầu tư, bảo hành, bảo dưỡng, sản phẩm)

 Đặc điểm của nguồn tiếp nhận

 Tiêu chuẩn môi trường

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ LIÊN QUAN ĐẾN QUÁ TRÌNH

THIẾT KẾ

2.1 Các phương pháp chính xử lý chất thải rắn

Hình 2.1: Sơ đồ phương pháp chính xử lý chất thải rắn 2.2 Công nghệ thiêu đốt chất thải rắn sinh hoạt

Công nghệ thiêu đốt là đốt chất thải một cách có kiểm soát trong một vùng kín, mang

nhiều hiệu quả Quá trình đốt được thực hiện hoàn toàn, phá hủy hoàn toàn chất thải độc hại

bằng cách phá vỡ các liên kết hóa học, giảm thiểu hay loại bỏ hoàn toàn độc tính Hạn chế tập

trung chất thải cần loại bỏ vào môi trường bằng cách biến đổi chất rắn, lỏng thành tro

Việc quản lý kim loại, tro và các sản phẩm của quá trình đốt là khâu quan trọng Tro là một dạng vật liệu rắn, trơ gồm C, muối, kim loại Trong quá trình đốt, tro tập trung ở buồng

đốt (tro đáy), lớp tro này xem như chất thải nguy hại Các hạt tro có kích thước nhỏ có thể bị

cuốn lên cao (tro bay) Tàn tro cần chôn lấp an toàn vì thành phần nguy hại sẽ trực tiếp gây

hại Lượng kim loại nặng được xác định qua việc kiểm tra khói thải và tro dư của lò đốt

Thành phần khí thải chủ yếu là CO2, hơi nước, NOx, hydrigen cloride và các khí khác Các khí vẫn tiềm ẩn khả năng gây hại cho con người và môi trường, vì vậy cần có

hệ thống xử lý khói thải từ lò đốt

 Lò đốt thường được chia làm 2 buồng

 Buồng đốt chính: gồm 2 giai đoạn

+ Giai đoạn 1: chất thải được sấy khô

+ Giai đoạn 2: cháy và khí hóa

 Buồng đốt sau: gồm 3 giai đoạn

+ Giai đoạn 3: phối trộn

+ Giai đoạn 4: cháy ở dạng khí

+ Giai đoạn 5: ôxi hoá hoàn toàn

Các yếu tố quyết định sự hiệu quả của lò đốt: sự cân bằng năng lượng, hệ thống kiểm soát chế độ đốt, nhiệt độ nóng chảy trong buồng đốt, độ ẩm của chất thải

Phương pháp đốt là phương pháp hiệu quả và kinh tế nhất để xử lý triệt để chất thải y

với công suất lớn, chi phí đầu tư và vận hành rất cao

Lò tĩnh (không chuyển động): có cấu tạo đơn giản, hiệu quả cao Công suất thiết kế của lò tĩnh thường là nhỏ hoặc trung bình Có các loại lò: lò đốt thiết kế đơn giản, lò đốt 1

khoang, lò đốt 2 khoang

So sánh một số đặc điểm các loại lò đốt:

Bảng 2.1: Đặc điểm một số lò đốt

Đặc điểm Lò 1 khoang Lò 2 khoang Lò quay

Công suất (kg/ngày) 100 – 200 200 – 1000 500 – 3000 Nhiệt độ (oC) 300 – 400 800 – 1000 1200 – 1600

Bộ phận làmsạch khí Khó lắp đặt Lắp với lò lớn Có sẵn Nhân lực Cần đào tạo Có chuyên môn Trình độ cao

Phương pháp thiêu đốt phụ thuộc hiệu quả sử dụng của từng loại lò:

 Lò đốt thùng quay (Rotary – Kiln Incineration)

Cấu tạo lò đốt thùng quay được thể hiện trong hình 2

Hình 2.2: Lò đốt thùng quay

Đây là loại lò đốt được sử dụng khá phổ biến ở các nước tiên tiến hiện nay, lò đốt có nhiều ưu điểm bởi quá trình xáo trộn rác tốt, đạt hiệu quả cao Lò đốt thùng quay được sử

dụng để xử lý các loại chất thải nguy hại dạng rắn, cặn, bùn và cũng có thể ở dạng lỏng Ở Mỹ

lò đốt thùng quay chiếm tới 75% số lò đốt chất thải nguy hại, lò đốt tầng sôi chiếm 10%, còn

lại 15% các loại lò khác Cấu tạo của lò đốt bao gồm:

a.) Buồng sơ cấp

Là một tang quay với tốc độ điều chỉnh được, có nhiệm vụ đảo trộn chất thải rắn trong quá trình cháy Lò đốt được đặt hơi dốc với độ nghiêng từ (1 – 5)/100, nhằm tăng thời gian

cháy của chất thải và vận chuyển tự động tro ra khỏi lò đốt Phần đầu của lò đốt có lắp một

béc phun dầu hoặc gas kèm quạt cung cấp cho quá trình đốt nhiên liệu nhằm đốt nóng cho hệ

thống lò đốt Khi nhiệt độ lò đạt trên 8000C thì chất thải rắn mới được đưa vào để đốt Giai

đoạn để đốt sơ cấp, nhiệt độ lò quay khống chế từ 800 – 9000C, nếu chất thải cháy tạo đủ

năng lượng giữ được nhiệt độ này thì bộ điều chỉnh bec-phun dầu/gas tự động ngắt Khi nhiệt

độ hạ thấp hơn 8000C thì bộ đốt tự động làm việc trở lại

b.) Buồng đốt thứ cấp

Đây là buồng đốt tĩnh, nhằm để đốt các sản phẩm bay hơi, chưa cháy hết bay lên từ lò

sơ cấp Nhiệt độ ở đây thường từ 950 – 11000C Thời gian lưu của khí thải qua buồng thứ cấp

từ 1,5 – 2s Hàm lượng ôxy dư tối thiểu cho quá trình cháy là 6% Có các tấm hướng để khí

thải vừa được thổi qua vùng lửa cháy của bộ phận đốt phun dầu vừa xáo trộn mãnh liệt để

cháy triệt để Khí thải sau đó được làm nguội rồi qua hệ thống xử lý khí trước khi qua ống

khói thải ra môi trường

 Ưu điểm:

 Có khả năng đốt nhiều loại rác thải và các trạng thái khác nhau của chất thải

 Kiểm soát được thời gian lưu chất thải trong lò

 Xáo trộn cao và tiếp xúc hiệu quả với không khí trong thùng quay

 Giảm tối thiểu lượng rác thải

 Thải bỏ trực tiếp chất thải trong thùng kim loại

 Khuyết điểm:

 Lôi cuốn các hạt, phân tử vào trong dòng khí gas

 Gia công lò khó

 Tổn thất nhiệt đáng kể trong tro thải

 Cách vận hành trong phương thức kết xỉ quá trình chất thải vô cơ hay thùng kim loại làm tăng điều kiện duy trì bảo quản thùng quay

 Lò đốt thủ công đơn giản: giảm đáng kể trọng lượng và thể tích chất thải, chi phí đầu

tư và vận hành rất thấp, không tiêu hủy được nhiều hóa chất, dược chất, thải khói đen, bụi tro và khí độc ra môi trường

 Lò đốt 1 buồng: hiệu quả khử khuẩn cao, giảm đáng kể trọng lượng và thể tích chất

thải, cặn tro có thể chôn lấp, chi phí đầu tư, vận hành thấp, không cần nhân viên vận hành trình độ cao Nhược điểm: thải ra một lượng đáng kể khí gây ô nhiễm, phải lấy tro

và bồ hóng định kỳ, không hiệu quả khi tiêu huỷ chất thải hoá học và dược học

 Lò đốt 2 buồng: hiệu quả khử khuẩn cao, xử lý được chất thải nhiễm khuẩn, hầu hết

chất thải hoá học và dược học nhưng không tiêu hủy hoàn toàn thuốc gây độc tế bào

Lò đốt tầng sôi (tháp đốt tầng sôi / Fluid – Bed Furnace)

Lò đốt tầng sôi là một tháp hình trụ đứng, bên trong chứa một lớp cát dày 40 – 50cm nhằm: nhận nhiệt và giữ nhiệt cho lò đốt, bổ sung nhiệt cho rác ướt Lò đốt làm việc ở chế độ

tĩnh Lớp cát được gió thổi xáo động làm chất thải rắn bị tơi ra, xáo động nên theo cháy dễ

dàng Chất thải lỏng khi bơm vào lò sẽ bám dính lên bề mặt các hạt cát nóng đang xáo động,

nhờ vậy sẽ bị đốt cháy còn thành phần nước sẽ bay hơi hết

Hình 2.3: lò đốt tầng sôi

Hình 2.4: Sơ đồ vận hành lò đốt

Nguyên lý vận hành: lò sử dụng nhiệt để thiêu hủy rác qua 2 buồng đốt, buồng sơ cấp (giai đoạn I) rác được đốt ở 700 oC, buồng thứ cấp gia tăng nhiệt đến 1000 oC, đảm bảo đốt

cháy hoàn toàn khí từ buồng sơ cấp Bicabonate Natri và than hoạt tính tạo phản ứng trung

hoà nhằm giảm lượng acid, kim loại nặng, lọc bụi trước khi thải ra ngoài

2.3 Tình hình áp dụng công nghệ lò đốt chất thải rắn sinh hoạt

 Tình hình áp dụng công nghệ lò đốt chất thải rắn Nhờ tính ưu việt của công nghệ đốt mà ở hầu hết các nước trên Thế giới ưu tiên áp dụng phương pháp đốt để phân hủy rác thải Ở các nước Tây âu có khoảng 23% tổng lượng

chất thải rắn được đốt có tới 80% là đốt có thu hồi năng lượng, ở Mỹ 28 bang có lò đốt thu

hồi năng lượng, ở Đức lượng rác đem đốt chiếm 36%;Canada 80%; Pháp và Bỉ 54%; Đan

Mạch 48%; Anh 90%; Ý 75%; Nhật 75% Để xử lý hơn 400 triệu tấn rác thải nguy hại hàng

năm, ở Nhật Bản đã có khoảng 3.000 lò đốt rác

Ở Ba Lan, tại cảng Gdansk đả lắp đặt 1 lò quay đốt chất thải có công suất đốt 2,5 tấn/giờ, chất thải được đốt từ các ngành công nghiệp dầu khí, thực phẩm, dược phẩm, hóa

chất Lò đốt hoạt động 290 ngày/năm, đốt liên tuc, 75 ngày bảo trì và sửa chữa lò Lò đốt tối

đa là 20.000 tấn chất thải/năm Nhiệt độ sau buồng đốt thứ cấp tối thiểu phải đạt từ 850 – 900

0C Để giảm NOx trong khí thải, ở đây người ta dùng dung dịch Urê 40% trong nước để xử

lý Khí thải được xử lý đạt tiêu chuẩn quy định của Ba Lan trước khi thải ra môi trường

Ở Mỹ, Anh, Hà Lan, Phần Lan, Thụy Điển, Canada đã triển khai nhiều lò đốt chất thải nguy hại trong đó thu hồi nhiệt để cấp cho nồi hơi phát điện Ở Mỹ, Canada chủ yếu đốt chất

thải theo công nghệ lò quay (khoảng 70%), trong khi đó ở các nước Châu Âu lại chủ yếu là

đốt trên lò nhiệt phân tĩnh

 Tình hình áp dụng công nghệ lò đốt chất thải rắn sinh hoạt ở Việt Nam

Ở Việt Nam, rác thải nguy hại với độc tính đã và đang tác động tiêu cực một cách trầm trọng đến sức khỏe con người và môi trường sống Trước đây do chưa được quan tâm đúng

mức, hầu hết các loại rác nguy hại trên được thugom và đưa đi xử lý chung với rác sinh hoạt

Đem chôn

Chôn

Bộ phận giải nhiệt

Buồng phản ứng

Bộ phận lọc

Hệ thống bơm hoá chất

Hóa chất sau phản ứng

Theo thống kê của Bộ Khoa Học, Công Nghệ và Môi Trường, mỗi ngày các hoạt động sản xuất kinh doanh, dịch vụ trong cả nước thải ra môi trường khoảng 50.000 tấn chất thải

rắn, trong đó gồm 26.877 tấn chất thải công nghiệp, 21.828 tấn chất thải sinh hoạt và 240 tấn

chất thải y tế (toàn ngành y tế có 826 Bệnh viện), trong số đó 12 – 25 % là chất thải y tế nguy

hại cần xử lý đặc biệt bằng phương pháp thiêu đốt

Những năm gần đây, đã có nhiều đơn vị trong nước tham gia vào việc nghiên cứu chế tạo lò đốt rác với nhiều chủng loại và công suất khác nhau nhằm đáp ứng nhu cầu cấp thiết

bảo vệ môi trường hiện nay như: lò đốt chất thải rắn sinh hoạt BD-Anpha do Công ty

TNHHMTV Đức Minh sản xuất với tính năng nổi trội là khả năng xử lý mỗi giờ là 500kg rác,

lò đốt cỡ nhỏ NFI - 120 công nghệ Nhật, có công suất 150 - 500 kg/giờ tại thị trấn Lim, huyện

Tiên Du , tỉnh Bắc Ninh,

2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đốt chất thải rắn sinh hoạt

 Nhiệt độ: ở buồng sơ cấp nhiệt độ phải phù hợp với loại chất thải đem đốt để đạt được chế độ nhiệt phân tối ưu, ở buồng thứ cấp nhiệt độ đủ cao để phản ứng cháy xảy ra nhanh và hoàn toàn

 Sự xáo trộn: ở buồng sơ cấp ít xáo trộn để giảm phát sinh bụi; ở buồng thứ cấp cần sự xáo trộn tốt để tăng hiệu quả tiếp xúc giữa chất cháy và chất ô xy hoá

 Thời gian: thời gian lưu cháy ở buồng thứ cấp phải đủ lâu để phản ứng cháy xảy ra hoàn toàn

 Thành phần và tính chất của chất thải: Thành phần cơ bản của chất thải: C + H + O +

N + S + A + W = 100%

 C, H là những thành phần cháy chính tạo nên nhiệt trị của chất thải Lưu huỳnh cũng là thành phần cháy nhưng toả nhiệt ít và nó được coi là thành phần có hại vì tạo ra khí SOx

 Oxy và nitơ là chất vô ích Nó làm giảm thành phần cháy của chất thải

 Độ tro (A) và độ ẩm (W) là những yếu tố tiêu cực, chúng làm giảm thành phần chất cháy Ngoài ra các muối vô cơ, muối alkalin cũng làm khó khăn cho quá trình đốt

 Nhiệt trị: Nhiệt trị có liên quan tới quá trình sinh nhiệt trong khi cháy Một chất thải có nhiệt trị không đáng kể thì đốt không phải là giải pháp xử lý thiết thực Nói chung một chất thải có nhiệt trị thấp hơn 1000 Btu/lg (556 kcal/kg) thì không có khả năng đốt

 Ảnh hưởng của hệ số dư không khí: Hệ số cấp khí (α) là tỷ số giữa lượng không khí thực tế và lượng không khí lý thuyết Giá trị α có liên quan tới sự tăng hay giảm nhiệt

độ của lò đốt

Chương 3

ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 3.1 Thông số thiết kế

3.1.1 Thông số đầu vào : Công suất 100kg/h

Bảng 3.1: Thành phần lý hóa của chất thải rắn sinh hoạt

(kg/m3)

Khoảng giá trị

Trung bình

Khoảng giá trị

Trung bình

Khoảng giá trị

Trung bình Chất thải thực

Bảng 3.2: Bảng Thành phần hóa học của các hợp phần cháy được của chất thải rắn

Hợp phần % trọng lượng theo trạng thái khô

3.1.2 Thông số đầu ra :Công suất 100kg/h

Bảng 3.3: Bảng số liệu trung bình về các phần trơ còn lại và nhiệt năng của chất thải rắn

sau khi đốt của các thành phần chất thải rắn sinh hoạt

Hợp phần Phần trơ còn lại (%) Nhiệt trị KJ/Kg

Khoảng giá trị

Trung bình Khoảng giá

Bảng 3.4 : Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong khí thải

Giá trị tối đa cho phép

5 Nitơ oxyt, NOx (tính theo NO2) mg/Nm3 500 500

6 Thủy ngân và hợp chất tính theo thủy ngân,

Tổng các kim loại nặng khác (As, Sb, Ni, Co,

Cu, Cr, Sn, Mn, TI, Zn) và hợp chất tương ứng

(theo QCVN 30:2012/BTNMT)

Trong đó:

- Cột A áp dụng đối với tất cả các lò đốt CTCN cho đến ngày 31 tháng 12 nàm 2014;

- Cột B áp dụng đối với tất cả các lò đốt CTCN kể từ ngày 01 tháng 01 năm 2015

3.2 Cơ sở lựa chọn công nghệ lò đốt xử lý chất thải rắn sinh hoạt

Xử lý chất thải bằng công nghệ lò đốt – Phân tích ưu và nhược điểm

 Phương pháp đốt là phương pháp oxy hoá nhiệt độ cao với sự có mặt của oxy trong

không khí, trong đó rác sẽ được chuyển hoá thành khí và các chất trơ không cháy Đây

là phương pháp phổ biến, nhiều nơi áp dụng; là quá trình ôxi hóa rác ở nhiệt độ cao, tạo CO2, H2O…Phương trình tổng quát:

CxHyOz + (x+y/4+z/2) O2 = xCO2 + yH2O

 Từ rất lâu, con người đã biết sử dụng nhiệt để tiêu hủy chất thải phát sinh do sinh hoạt

và hoạt động sản xuất của mình gây ra Đầu tiên chỉ là đổ đống rồi châm lửa đốt, sau đó kiểu lò đốt một cấp đơn giản được hình thành với bộ phận cấp khí từ phía dưới và khói được thải qua ống khói Ngày nay, nhiều công nghệ đốt hiện đại có hiệu quả xử

lý rất cao đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của công tác bảo vệ môi trường và đáp ứng được quy mô từng dự án Lò đốt phải đạt được các tiêu chuẩn kỹ thuật nhất định mới được phép vận hành

 Trong nhiều trường hợp có thể xử lý tại chỗ mà không cần vận chuyển đi xa nên tránh được nguy cơ tràn đổ, thất thoát khi vận chuyển

 Hiệu quả xử lý cao đối với các chất thải hữu cơ chứa vi trùng lây nhiễm như chất thải

y tế cũng như các chất nguy hại như thuốc bảo vệ thực vật, dung môi hữu cơ

 Thông qua kỹ thuật thu hồi nhiệt có thể bù đắp cho chi phí vận hành lò đốt chất thải

 Nhược điểm:

 Đối với các chất thải chứa nhiều nước thì cần rất nhiều nhiệt trị để đốt

 Hơn nữa khi chế độ đốt không đảm bảo và hệ thống xử lý khí hoạt động không hiệu quả thì dẫn đến nguy cơ gây ô nhiễn thứ cấp (ô nhiễm khí thải)

 Chi phí xử lý cao, chủ yếu là chi phí nhiên liệu, hóa chất sử lý khí thải và khấu hao thiết bị

Ở đây với việc lựa chọn đốt rác thải sinh hoạt mang lại ưu điểm là vận chuyển, lắp đặt nhanh

gọn, thuận tiện hơn so với các loại lò đốt công nghiệp Ngoài ra, lò có kích thước nhỏ gọn,

hiệu suất sử dụng cao, đốt và xử lý các loại rác thải nhanh không bị dồn, đọng rác Mặt bằng

đặt lò nhỏ và toàn bộ mặt bằng cho một lò đốt rác khép kín khoảng 100m2 nên tiết kiệm được

các chi phí và thời gian xây dựng

Không những vậy, lò đốt có khả năng xử lý rác thải nhanh trong vòng 24h, rất thuận tiện với

cộng đồng sinh hoạt từng vùng, từng khu vực công nghiệp, nhà máy hoặc cộng đồng dân cư

khoảng 20.000 người Lò đốt thiết kế có thể đốt rác thải sinh hoạt tại gia đình, tại các khu chợ,

rác thải công nghiệp ít độc hại và nhiều loại rác thải khác Lò đốt cũng giúp xử lý triệt để các

vấn đề rác thải của cộng đồng, bảo vệ môi trường sống, thay thế các cách xử lý rác thải thông

thường là chôn vùi vốn là cách tốn kém và ảnh hưởng nhiều đến môi trường xung quanh

3.3 Đề xuất và thuyết minh quy trình công nghệ

Hệ xiclon, hấp thụ với dung dịch kiềm NaOH

chôn

lấp

tro

Khí sạch Ống khói

nhiên liệu (dầu DO ) không khí

3.3.2 thuyết minh quy trình công nghệ

bị khí hoá Khí sinh ra bị dồn lên buồng đốt thứ cấp

 Nhiệt độ buồng đốt được duy trì do 2 bộ đốt dầu DO Bộ đốt này có mức tự động hoá cao, các bộ đốt tự động đốt khi nhiệt độ trong buồng đốt thấp hơn nhiệt độ định mức (700 oC và tự động tắt khi nhiệt độ lên cao hơn nhiệt độ cài đặt định mức 900 oC)

 Việc điều chỉnh lượng dầu đốt vào các vòi đốt được thực hiện bằng cách đặt chế độ làm việc cho bơm dầu và được chỉ báo bằng đồng hồ báo áp lực dầu ở ngay tại bơm dầu gắn trên bộ đốt

 Tro xỉ sau khi đốt được lấy ra ngoài qua xe tháo tro và chuyển đến bãi tập kết tro thải

và được ổn định bằng phương pháp bê tông hóa

 Buồng đốt thứ cấp:

Buồng đốt thứ cấp có nhiệm vụ đốt cháy triệt để lượng khí sinh ra từ buồng sơ cấp Buồng đốt

được duy trì nhiệt độ trong khoảng 650 – 1000 độ C nhờ bộ phun dầu DO, thời gian lưu khí

tại buồng này là 2-4 giây Bộ đốt lắp đặt ở đây cũng cùng chủng loại với bộ đốt được lắp đặt

tại buồng đốt sơ cấp Khí thải từ buồng thứ cấp được đưa tới hệ thống giải nhiệt bằng nước

Chương 4 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ LÒ ĐỐT RÁC THẢI SINH HOẠTCÔNG SUẤT

100KG/H 4.1 Tính toán sự cháy dầu DO

Theo Tính Tóan Kỹ Thuật Nhiệt Lò Công Nghiệp Tập I, thành phần sử dụng của

40048 KJ Kg

4.1.1 Hệ số tiêu hao không khí và lượng không khí cần thiết 4.1.1.1 Hệ số tiêu hao không khí ()

Hệ số tiêu hao không khí () là tỷ số giữa lượng không khí thực tế (L) và lượng không khí lý thuyết (L 0) khi đốt cùng một lượng nhiên liệu:

Bảng 4.1: Hệ số tiêu hao không khí

Dạng nhiên liệu và kiểu thiết bị đốt ()

Đốt củi trong buồng đốt cứng

Đốt than đá, than nâu trong buồng đốt thủ công

Đốt than đá, than nâu trong buồng đốt cơ khí

(Nguồn: Hoàng Kim Cơ Nguyễn Công Cần Đỗ Ngân Thanh – Tính Toán Kỹ Thuật Lò Nhiệt Lò Công

Nghiệp T1)

Chọn  = 1,2

4.1.1.2 Tính lượng không khí cần thiết để đốt 100 kg dầu DO

Giả thiết: thành phần không khí chỉ có O2 và N2, các thành phần khác không đáng kể

 Khi tính sự cháy của nhiên liệu quy ước:

 Khối lượng nguyên tử của các khí lấy theo số nguyên gần đúng

 Mỗi Kmol phân tử khí bất kỳ đều có thể tích 22,4 m3

 Không tính sự phân hóa nhiệt của tro

 Thể tích của không khí và sản phẩm cháy qui về ĐK chuẩn: 0oC, 760 mmHg

Bảng 4.2: Thành phần nhiên liệu dầu DO theo lượng mol

Thành phần nhiên liệu Hàm lượng

(Kg/100 Kg nhiên liệu)

Phân tử lượng (g)

Lượng mol (Kmol)

Theo thành phần sử dụng và các phản ứng cháy, được kết quả sau:

Bảng 4.3: Lượng không khí cần thiết để đốt 100 kg dầu DO

Thành

phần

Hàm lượn

g %

Khối lượng (kg)

Phân

tử lượng

Lượng mol (Kmol)

O2 (Kmol)

N2 (Kmol)

4.1.2 Xác định lượng và thành phần của sản phẩm cháy 4.1.2.1 Thành phần và lượng sản phẩm cháy

Thành phần và lượng sản phẩm cháy khi đốt 100 kg dầu DO cho ở bảng sau:

Bảng 4.4: Thành phần và lượng sản phẩm cháy khi đốt 100 kg dầu DO

Thành phần

Từ không khí

Sảnphẩm cháy

4.1.2.2 Xác định khối lượng riêng của sản phẩm cháy

 Khối lượng riêng của sản phẩm cháy được xác định ở điều kiện chuẩn:

)/(304,174

,1317

41,442896,1320156,06425,518192,744

/,74

,1317

2832

6418

44

3

3 2

2 '

2 2

2 0

m Kg

m Kg N

O SO

O H CO

CO2, H2O, SO2, O2, N2 là số mol các khí trong thành phần của sản phẩm cháy

4.2 Tính toán sự cháy của rác

4.2.1 Xác định nhiệt trị của rác

 Nhiệt trị của rác tính theo Medeleev:

Q t r = 339C + 1256H – 108,8(O- S) – 25,1(W + 9H) (5 – 4) = 339 x 50,85 + 1256 x 6,71 – 108,8x( 19,15 – 2,71) – 25,1x(1,5 + 9x6,71) = 22323,8 (KJ/Kg)

4.2.2 Hệ số tiêu hao không khí (R ) và lượng không khí cần thiết

4.2.2.1 Chọn hệ số tiêu hao không khí

Hệ số tiêu hao không khí là tỉ số giữa lượng không khí thực tế L và lượng không khí lý thuyết L0 khi đốt cùng một lượng nhiên liệu

Theo kinh nghiệm thực tế đối với trường hợp đốt rác thải y tế thì nên chọn hệ số tiêu hao không khí R=1,20

4.2.2.2 Xác định lượng không khí cần thiết khi đốt cháy 100 kg rác sinh hoạt

Giả thiết thành phần không khí chỉ có oxi và nitơ, các thành phần khác không đáng

kể

Khi tính sự cháy của rác quy ước:

 Khối lượng nguyên tử của các khí lấy theo số nguyên gần đúng

 Mỗi Kmol phân tử khí bất kỳ đều có thể tích 22,4 m3

 Không tính sự phân hóa nhiệt của tro

 Thể tích của không khí và sản phẩm cháy qui về đk chuẩn: 0oC, 760 mmHg

Bảng 4.5 : Thành phần rác y tế chuyển thành lượng mol

Thành phần % khối lượng

Khối lượng (kg)

Khối lượng phân

tử (g)

Lượng mol (kmol)

50,85 6,71 19,15 2,75 0,1 0,08 2,71 15,1 1,05 1,5

- 0,0833

Bảng 4.6 : lượng không khí cần thiết để đốt 100 kg rác

Thàn

h phần

Hàm lượng

%

Khối lượng (Kg)

Phân tử lượng (g)

Lượng mol (Kmol)

Bảng 4.7: Thành phần và lượng sản phẩm cháy khi đốt 100 kg rác

Thành phần

Từ không khí (Kmol)

Sản phẩm cháy (Kmol)

Tổng cộng Kmol n.m 3 % thể tích

4.2.3.2 Xác định khối lượng riêng của sản phẩm cháy

 Khối lượng riêng của sản phẩm cháy được xác định ở điều kiện tiêu chuẩn: