Chuyên đề: XU HƯỚNG ĐỐT CHẤT THẢI PHÁT ĐIỆN

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TP.HCM TRUNG TÂM THÔNG TIN VÀ THỐNG KÊ KH&CN  BÁO CÁO PHÂN TÍCH XU HƯỚNG CÔNG NGHỆ Chuyên đề: XU HƯỚNG ĐỐT CHẤT THẢI PHÁT ĐIỆN Biên soạn: Trung tâm Thông tin Khoa học Công nghệ TP HCM Với cộng tác của: PGS.TS Phùng Chí Sỹ Giám đốc Trung Tâm Cơng nghệ Mơi trường (ENTEC) TP.Hồ Chí Minh, 07/2016 -1- MỤC LỤC I ĐẶT VẤN ĐỀ II TỔNG QUAN TÌNH HÌNH ĐỐT CHẤT THẢI PHÁT ĐIỆN TRÊN THẾ GIỚI Xu hướng chung tình hình đốt chất thải kết hợp phát điện giới Tình hình đốt chất thải kết hợp phát điện số quốc gia 13 2.1 Đốt chất thải kết hợp phát điện Mỹ 13 2.2 Đốt chất thải kết hợp phát điện Châu Âu 13 2.3 Đốt chất thải kết hợp phát điện Nhật Bản 13 2.4 Đốt chất thải kết hợp phát điện Trung Quốc 14 2.5 Đốt chất thải kết hợp phát điện Singapore 14 Xu hướng công nghệ đốt chất thải kết hợp phát điện giới 15 3.1 Ở Bắc Mỹ 15 3.2 Ở Châu Âu 15 3.3 Ở Trung Quốc 15 III PHÂN TÍCH XU HƢỚNG NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ ĐỐT CHẤT THẢI PHÁT ĐIỆN TRÊN CƠ SỞ SÁNG CHẾ QUỐC TẾ 17 Tình hình nộp đơn đăng ký sáng chế công nghệ đốt chất thải phát điện theo thời gian 17 Tình hình nộp đơn đăng ký sáng chế công nghệ đốt chất thải phát điện quốc gia 18 Tình hình đăng ký sáng chế công nghệ đốt chất thải phát điện theo bảng phân loại sáng chế quốc tế IPC 21 So sánh hướng nghiên cứu sáng chế nộp đơn đăng ký bảo hộ công nghệ đốt chất thải phát điện số quốc gia 21 IV TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH ĐỐT CHẤT THẢI PHÁT ĐIỆN TẠI VIỆT NAM 24 Tình hình phát thải chất thải rắn chất thải rắn cháy Việt Nam 24 1.1 Tình hình phát sinh chất thải rắn không nguy hại: 24 1.2 Tình hình phát sinh chất thải rắn nguy hại: 24 Cơ sở pháp lý liên quan đến tái chế chất thải, có tái chế chất thải kết hợp thu hồi nhiệt để phát điện 26 Tình hình ứng dụng thực tế cơng nghệ đốt chất thải kết hợp phát điện Việt Nam 27 3.1 Đốt chất thải rắn sinh hoạt, công nghiệp phát điện: 27 3.2 Đốt chất thải rắn nông nghiệp phát điện: 29 Định hướng ứng dụng công nghệ đốt chất thải kết hợp phát điện Việt Nam 30 4.1 Các dự án đốt chất thải rắn sinh hoạt, công nghiệp phát điện 30 4.2 Các dự án đốt chất thải rắn nông nghiệp phát điện 31 -2- Đề xuất cơng nghệ thích hợp nhằm đốt chất thải phát điện Việt Nam 32 5.1 Phân tích ưu nhược điểm số công nghệ đốt chất thải phát điện 32 5.2 Khuyến nghị công nghệ phù hợp với điều kiện thực tế Việt Nam 44 Kết luận – Kiến nghị 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 -3- XU HƢỚNG ĐỐT CHẤT THẢI PHÁT ĐIỆN ************************** I ĐẶT VẤN ĐỀ: Là nước phát triển, thời đại tồn cầu hóa phát triển cơng nghệ vượt bậc giới nay, Việt Nam muốn tiến đến phát triển bền vữ ể trọng phát triển kinh tế ải tính đến giả ội bảo vệ môi trường Xét riêng vấn đề bảo vệ môi trường, nhiều nước phát triển khác, Việt Nam trọng trước hết đến vấn đề nước, nước thải đến rác thải Về rác thải, nước ta thực đẩy mạnh quan tâm từ thập niên 70 - 80 kỷ trướ ản lý chất thải rắn (đượ ản lý quan tâm tập trung chủ yế ại chất thả hoạt động sinh hoạt người (chất thải rắn sinh hoạt) Chính vậy, mơ hình thu gom, xử lý mức độ đơn giản Đơn vị chị ệm quản lý, thu gom, vận chuyể lý chất thải rắn giao cho đơn vị cơng ích trực thuộc Ủy ban nhân dân tỉ ố với đơn vị chị nhiệm vệ sinh đường phố ọ ải từ ạt động sinh hoạt người dân khu vực thị Chất thải sau tập kết đổ thải nơi quy định Trong giai đoạn tiế trình cơng nghiệ , đại hóa đất nướ ế bắt đầu Nhà nước ưu tiên phát triể ạt động công nghiệp, nông nghiệp, chăn nuôi ngành du lịch, dịch vụ theo phát triển mạnh nguyên nhân phát sinh lượng chất thả ớn Đi kèm vớ ề khối lượ ức tạp, nguy hại tính chấ ản lý chất thải rắn ầ ản lý chất thải rắn sinh hoạt ồm vấn đề quản lý chất thải rắn công nghiệp, xây dựng, y tế, nông nghiệ ể ỏ ản lý chất thải rắn ển tương ứng chế ậ ồn lực Nhằm đáp ứng kịp thời yêu cầu thực tế đặ ản lý chất thải rắn điều chỉnh hệ thống sách, văn quy phạ ật quy đị ết Song song đó, hệ thống tổ chức quản lý chất thải rắn bắt đầ ển vớ ắc tương đối cụ thể; theo chức ệm vụ đượ ộ ệm quản lý chất thải rắn ủ Cho đến nay, hoạt động quản lý chất thải rắn không tậ ập kết chất thải rắn sinh hoạt đô thị đến nơi đổ thải theo quy đị ản lý chất thải rắn hiệ rộng hơn, bao gồm từ hoạt động thu -4- gom, vận chuyển, trung chuyể lý chất thải rắn hợp vệ sinh, đảm bảo Quy chuẩn Việt Nam Tiêu chuẩn Việt Nam đặt ra; chất thải rắn sinh hoạt đô thị ối với chất thải rắn công nghiệp, chất thải rắn từ hoạt động sản xuất nông nghiệ chất thải rắn y tế Tuy nhiên, vài năm gần đây, công tác chất thải rắn Việt Nam gặp phải khơng khó khăn lượng chất thải nói chung chất thải nguy hại phát sinh ngày nhiều lượng đa dạng loại Phương pháp chủ yếu để chất thải rắn chôn lấp, giải pháp chẳng nhữ nguyên đất, “tà ảnh hưởng xấu đến môi trường nước mặt, nước ngầm, đất khơng khí khu vự Hiện giới công nghệ đốt chất thải ngày áp dụng rộng rãi có số ưu điểm bật so với cơng nghệ khác giảm 90-95% thể tích khối lượng chất thải, tận dụng nhiệt, tiết kiệm diện tích so với biện pháp chôn lấp, giảm thiểu ô nhiễm nước, mùi hơi, giảm phát thải khí nhà kính so với biện pháp chôn lấp Tại Việt Nam, vấn đề đốt chất thải quan tâm khối lượng chất thải rắn công nghiệp, chất thải nguy hại, chất thải sinh hoạt ngày gia tăng Bên cạnh biện pháp xử lý rác tồn (chôn lấp) ngày biểu nhược điểm khó giải , bao gồm : - - -5- II TỔNG QUAN TÌNH HÌNH ĐỐT CHẤT THẢI PHÁT ĐIỆN TRÊN THẾ GIỚI: Xu hƣớng chung tình hình đốt chất thải kết hợp phát điện giới: Thiêu đốt công nghệ áp dụng rộng rãi để xử lý chất thải công nghiệp, đặc biệt chất thải nguy hại (Brunner, 1994) Sự thiêu hủy rác thải đô thị tồn Châu Âu từ năm 1930 nhằm mục đích để làm giảm khối lượng thể tích rác thải Hiện nhà máy thiêu hủy rác đại giảm 90% khối lượng chất thải rắn, thời gian sử dụng bãi chôn lấp chất thải tăng lên 10 lần Bảng trình bày tình hình thiêu hủy rác thị số nước phát triển Bảng : Tình hình thiêu hủy rác đô thị số nƣớc phát triển Quốc gia Lƣợng rác thải đƣợc thiêu hủy (%) Dân số (Triệu người) Số nhà máy xử lý rác (Triệu tấn/năm) Nhật Bản 72 123 1893 32.0 Đan Mạch 65 36 1.7 Thụy Điển 55 23 1.8 Pháp 42 56 170 7.6 Hà Lan 40 15 12 2.8 Đức 30 61 47 9.2 Ý 18 58 94 2.7 Mỹ 16 248 168 28.6 Anh 57 30 2.5 Tây Ban Nha 38 22 0.7 Bồ Đào Nha Không rõ 23 17 1.7 Số lƣợng Nguồn: ENTEC tổng hợp từ tài liệu Tại nhiều nước Châu Âu quỹ đất hạn hẹp, cần phải bảo vệ tầng nước ngầm nghiêm ngặt, nên lượng chất thải rắn xử lý phương pháp đốt chiếm ưu thế: Đức tới 60% chất thải rắn đốt, Đan Mạch chất thải rắn đốt gần 100% (đốt có thu hồi lượng) Trái ngược với nước Châu Âu Mỹ lượng chất thải đem đốt chiếm khoảng 20% tổng lượng chất thải phát sinh, phần lớn lại chủ yếu xử lý phương pháp chôn lấp thông thường đưa xuống giếng sâu Tuy nhiên với tỉ lệ 20% (tương đương triệu tấn/năm) tổng lượng chất thải rắn Mỹ -6- đem đốt lớn nhiều so với nhiều nước Châu Âu cộng lại Lượng chất thải nguy hại phát sinh trung bình hàng năm số nước Châu Âu Mỹ trình bày bảng Bảng Lƣợng chất thải nguy hại phát sinh trung bình hàng năm số nƣớc Châu Âu Mỹ STT Nƣớc Lƣợng chất thải (tấn/năm) Dân số (người) Áo 300.000 7.600.000 Đan Mạch 100.000 5.100.000 Phần Lan 71.000 4.800.000 Pháp 380.000 55.000.000 Hà Lan 1.000.000 15.000.000 Na Uy 120.000 4.100.000 Thụy Điển 480.000 8.500.000 Mỹ 200.000.000 225.000.000 Tây Đức 30.000.000 62.000.000 Các công nghệ xử lý chất thải rắn áp dụng số nước giới trình bày bảng sau Bảng Mức độ áp dụng phƣơng pháp xử lý chất thải rắn số nƣớc giới Biện pháp xử lý (% khối lượng) Stt Tên nƣớc Lƣợng rác (ngàn tấn/năm) 01 Áo 2.800 11 65 18 02 Bỉ 3.500 54 43 03 Canađa 16.000 80 10 04 Đan Mạch 2.600 48 29 19 05 Phần Lan 2.500 83 15 06 Pháp 20.000 42 54 10 07 Đức 25.000 36 46 16 08 Hy Lạp 3.150 100 0 09 Ai Len 1.100 97 10 Ý 17.500 16 74 11 Nhật 50.000 75 20 * Đốt Chôn Chế biến phân rác Tái chế -7- Biện pháp xử lý (% khối lượng) Stt Tên nƣớc Lƣợng rác (ngàn tấn/năm) 12 Luxembure 180 75 22 13 Hà Lan 7.700 35 45 16 14 Na Uy 2.000 22 67 15 Bồ Đào Nha 2.650 85 15 16 Tây Ban Nha 13.300 65 17 13 17 Thụy Điển 3.200 47 34 16 18 Thụy Sỹ 3.700 59 12 22 19 Anh 30.000 90 20 Mỹ 177.500 16 67 15 Đốt Chôn Chế biến phân rác Tái chế Ghi chú: * Lượng rác thị Nhật Bản tính sau loại trừ phần tái chế Lò đốt chất thải nói chung có nhiều loại, loại lò đốt có cơng nghệ đốt khác nhau, dựa vào đặc tính cơng nghệ đốt, ngun lý hoạt động loại lò đốt phân thành dạng lò đốt chất thải thơng dụng sau: - Lò đốt hở thủ cơng (Open Burning) - Lò đốt cấp (Single-Chamber Incinerators) -8- - Lò đốt nhiều cấp (Multiple-Chamber Incinerators) - Lò đốt thùng quay (Rotary kiln incinerators) -9- - Lò đốt tầng sơi (Fluid Bed Incinerators) -10- - Tại Cần Thơ xây dựng thêm nhà máy nhiệt điện đốt trấu quận Thốt Nốt, công suất 10 MW, tiêu thụ khoảng 80.000 trấu/năm Đề xuất cơng nghệ thích hợp nhằm đốt chất thải phát điện Việt Nam 5.1 Phân tích ƣu nhƣợc điểm số công nghệ đốt chất thải phát điện 5.1.1 a : Các hoạt động sinh học bãi chôn lấp làm phát sinh khí q trình phân huỷ hợp chất hữu chất thải vi sinh vật Khi chất thải mới, chứa nhiều khơng khí - khoảng 30% khoảng trống chất thải nén - trình phân hủy diễn điều kiện hiếu khí Sản phẩm chúng CO2 , H2O hợp chất hữu bay có mùi khó chịu Đó gọi pha hiếu khí hay acetogenic (pha axit), có nhiều hợp chất hữu tương tự axit axetic Tại điểm kết thúc pha acetogenic, hầu hết lượng khí bị lẫn chất thải sử dụng hết pha hiếu khí khơng thể tiếp tục Q trình phân huỷ kỵ , phân huỷ hợp chất hữu bay hơi, sản phẩm từ pha acetogensis Những sản phẩm pha metan (CH4), cacbon dioxit (CO2), nước (H2O) oxy (O2) Khí CH4 CO2 ngồi Nước oxy quay trở lại cung cấp cho trình phân huỷ, pha acetogenesis lại tiếp tục tạo sản phẩ thông tin sau : STT 45 – 60 1.1 CH4 40 – 60 1.2 CO2 2–5 1.4 O2 0,1 – 1,0 – 1,0 1.4 1.5 NH3 0,1 – 1,0 1.6 H2 – 0,2 -32- 1.7 – 0,2 CO 0,01 – 0,6 1.8 o F 100 – 120 - 1,02 – 1,6 : Tchobanoglous et al., 1993) Cả trình acetogenesis methanogenesis phụ thuộc vào có mặt nước chất thải Khơng có trình phân huỷ diễn chất thải giữ khô Một số nghiên cứu methanogenesis diễn nhanh chất thải bị ướt không bị ngập nướ Khí bãi chơn lấp xun suốt lớp chất thải, nơi có diện chất hữu Q trình phân huỷ ln bắt đầu pha acetogenesis sau chuyển sang pha methanogenesis Khí bãi chôn lấp không sinh chịu áp lực Nếu chất thải chứa q nhiều nước chúng khơng thể di chuyển dễ dàng Đó lý tốc độ sinh khí tăng lên nước rỉ bơm khỏi chất thải ngập nước ợc thu thập thông qua giếng thu khoan xuyên đến đáy chất thải, bịt kín bề mặt, để khí di chuyển vào hệ : : Lê Thị Hồng Trân, 2010) -33- b : sau: - : 560 kW - : - : ) : 37 ~ 40oC + pH: ~ 7,4 = 10:90 -34- CoCl2.H2O : c : ủ kỵ khí rác thả : (tương ) , dầ 1.000 x, -35- SOx o - Hoàn thành: tháng 3, 2003 ) - : + Cơng suấ (450t / 24h × dây chuyền） + Thu hồi nhiệt: Phát điệ 27,4MW + Nhiệt lượng thiết kế chất thải: 5.850 kJ/kg (1.400 kcal/kg) + Thất thoát nhiệt tro đáy: