tính toán, thiết kế lò đốt và hệ thống xử lý khí thải phát sinh từ lò đốt chất thải rắn công nghiệp tại công ty tnhh hyosung việt nam

Để đáp ứng nhu cầu về chất lượng vải dệt trong ngành dệt nhuộm và may mặc, các sản phẩm sợi tổng hợp ngày càng đa dạng và phong phú hơn với nhiều dạng như sợi aramid dùng đề tạo các loại

DANH MỤC HÌNH i

DANH MỤC BẢNG ii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 GIỚI THIỆU VỀ NGÀNH SẢN XUẤT SỢI 3

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI NGUY HẠI 4

1.2.1 Phương pháp trơ hóa (cố định và đóng rắn) 4

1.2.2 Phương pháp chôn lấp 5

1.2.3 Phương pháp đốt 6

1.3 TỔNG QUAN VỀ KHÍ THẢI 11

1.3.1 Phương pháp xử lý bụi 11

1.3.2 Thiết bị lọc bụi 17

1.3.3 Các phương pháp xử lý NO2 18

CHƯƠNG 2 HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT VÀ Ô NHIỄM TẠI CÔNG TY 19

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG 19

2.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của công ty 19

2.1.2 Lĩnh vực kinh doanh: 19

2.2 SẢN XUẤT SỢI SPANDEX 19

2.2.1 Quy trình sản xuất sợi spandex 20

2.2.2 Nguồn phát thải 21

2.2.3 Một số công nghệ điển hình đang được áp dụng 22

CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT, LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ, TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ CHẤT THẢI CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT SỢI SPANDEX TẠI CÔNG TY TNHH HYOSUNG VIỆT NAM 23

3.1 LÒ ĐỐT 23

3.1.1 Thành phần chất thải trong lò đốt 23

3.1.2 Cở sở lựa chọn 23

3.1.3 Đề xuất công nghệ 23

3.1.4 Lựa chọn công nghệ 24

3.1.5 Tính lượng khí thải từ quá trình đốt 24

3.1.6 Xác định entalpi của khí lò 29

3.1.8 Tính toán thiết kế buồng đốt 32

3.2 XỬ LÝ KHÍ THẢI 38

3.2.2 Cơ sở lựa chọn 39

3.2.3 Đề xuất công nghệ 39

3.2.4 Lựa chọn công nghệ xử lý 42

3.2.5 Tính toán thiết bị xử lý 43

3.2.6 Tính tổn thất áp lực đường ống 70

3.2.7 Chiều cao ống khói thải 73

CHƯƠNG 4 KHAI TOÁN KINH PHÍ VÀ VẬN HÀNH 77

4.1 Khai toán kinh phí 77

4.2 quy trình Vận hành 82

4.2.1 Chuẩn bị trước khi vận hành 82

4.2.2 Quy trình vận hành và dừng lò 82

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

Hình 1.1 Sơ đồ lò đốt chất lỏng 8

Hình 1.2 Sơ đồ lò đốt thùng quay 9

Hình 1.3 Lò đốt tầng sôi 10

Hình 1.4 Sơ đồ lắng bụi 12

Hình 1.5 Buồng lắng bụi đơn giản nhất 13

Hình 1.6 Buồng lắng bụi nhiều ngăn và chuyển động của không khí trong buồng lắng bụi nhiều ngăn 13

Hình 1.7 Buồng lắng bụi nhiều tầng 14

Hình 1.8 Nguyên lý hoạt động của xyclon 15

Hình 1.9 Xyclon chùm 16

Hình 2.1 Sơ đồ sản xuất sợi spandex 20

Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ 1 39

Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ 2 41

Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn đường cân bằng – đường làm việc 55

Bảng 1.1 Các loại bộ lọc bụi 17

Bảng 2.1 Một số loại sợi tổng hợp 20

Bảng 2.2 Thành phần các chất thải từ quy trình sản xuất sợi spandex 21

Bảng 2.3 Một số công nghệ xử lý CTNH phổ biến ở Việt Nam (tháng 7/2014) 22

Bảng 3.1 Thành phần chất thải trong lò đốt 23

Bảng 3.2 Phân tích ưu nhược điểm của hai công nghệ 24

Bảng 3.3 Lượng chất thải đưa vào lò trong 1 giờ 25

Bảng 3.4 Lượng không khí đưa vào lò với điều kiện vừa đủ oxy 26

Bảng 3.5 Thành phần khí thải của lò đốt 27

Bảng 3.6 Thành phần khí thải của lò đốt với hệ số cấp dư khí 𝛼 = 1,5 28

Bảng 3.7 Thành phần khí thải của lò đốt với hệ số cấp dư khí 𝛼 = 2 29

Bảng 3.8 Thành phần khí thải của lò đốt theo hệ số cấp khí dư 29

Bảng 3.9 Entalpi của từng thành phần khí 30

Bảng 3.11 Hệ số phát sinh bụi, khí thải do đốt nhiên liệu 38

Bảng 3.12 Nồng độ các chất ô nhiễm 38

Bảng 3.13 Phân tích ưu nhược điểm của hai công nghệ 42

Bảng 3.14 Các thông số thiết kế xyclon 44

Bảng 3.15 Kết quả tính toán hiệu quả lọc theo cỡ hạt bụi 46

Bảng 3.16 Hiệu quả lọc theo khối lượng 46

Bảng 3.17 Số liệu tính toán phương trình đường cân bằng 53

Bảng 3.18 Các suất bơm 70

Bảng 3.19 Hệ số dự trữ 70

Bảng 3.20 Nồng độ khí thải sau xử lý 73

KCN: Khu công nghiệp

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

TNHH: Trách nhiệm hữu hạn

CTNH: Chất thải nguy hại

BTNMT: Bộ Tài nguyên Môi trường

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Ngành công nghiệp dệt may Việt Nam hiện đang giữ một vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Năm 2013, lần đẩu tiên kim ngạch xuất khẩu dệt may vượt mức 20

tỷ USD và là ngành có kim ngạch xuất khẩu đứng thứ 2 trong cả nước Ngành dệt may cũng là ngành sử dụng nhiều lao động chiếm tới 10,3% lực lượng lao động toàn ngành công nghiệp, là ngành giải quyết nhiều việc làm đảm bảo chính sách an sinh xã hội, góp phần chuyển dịch cơ cấu công nghiệp nhằm thực hiện quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước

Để đáp ứng nhu cầu về chất lượng vải dệt trong ngành dệt nhuộm và may mặc, các sản phẩm sợi tổng hợp ngày càng đa dạng và phong phú hơn với nhiều dạng như sợi aramid dùng đề tạo các loại quần chống cháy, sợi acrylic được dùng làm các loại len

mô phỏng, sợi nylon được dùng để giả tơ lụa, làm áo khoác,… trong đó, sợi spandex là một loại sản phẩm nhựa tổng hợp có tính co giãn giúp cho thân thể dễ chuyển động dùng để làm trang phục vận động, áo bơi,…

Đối với quá trình sản xuất sợi spandex thành phần chất thải từ quy trình sản xuất sợi bao gồm PTMG, DMAC, CLC-100H, Mg-St, CHISORB 1500, SONGNOX 2450… với sản phẩm thải là cặn thải từ quá trình tinh chế DMAC nằm trong danh mục CTNH với mã CTNH 03 02 05 Do đó công ty TNHH Hyosung Việt Nam đã áp dụng phương pháp xử lý chất thải công nghiệp bằng phương pháp đốt

Bên cạnh đó xử lý khí thải phát sinh từ lò đốt chất thải là một việc rất quan trọng vì vậy đề tài “Tính toán, thiết kế lò đốt và hệ thống xử lý khí thải phát sinh từ lò đốt chất thải rắn công nghiệp tại công ty TNHH Hyosung Việt Nam” được hình thành trên nhu cầu thực tế của công ty, góp phần hạn chế các tác nhân gây ô nhiễm không khí làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Dựa vào lượng chất thải nguy hại phát sinh trong quá trình sản xuất để tính toán, thiết

kế lò đốt chất thải tại công ty TNHH Hyosung Việt Nam

Dựa vào lưu lượng, thành phần, tính chất của khí thải lựa chọn công nghệ, tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải phát sinh từ lò đốt chất thải của công ty TNHH Hyosung Việt Nam nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường do khí thải gây ra, đạt cột B, QCVN 30: 2012/BTNMT trước khi thải ra nguồn tiếp nhận để bảo vệ môi trường sinh thái và sức khỏe cộng đồng

 Phương pháp đồ họa: dùng phần mềm autocad để mô tả hệ thống xử lý

4 NỘI DUNG THỰC HIỆN

 Tổng quan về ngành sản xuất sợi

 Tổng quan về chất thải nguy hại

 Tổng quan về lò đốt chất thải rắn công nghiệp

 Tổng quan về thành phần, tính chất của khí thải trong quá trình đốt chất thải

 Đề xuất phương án công nghệ xử lý cho đề tài

 Bộ thuyết minh tính toán và bộ bản vẽ

 Khai toán kinh phí xây dựng hệ thống

 Xây dựng kế hoạch vận hành và bảo trì hệ thống

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ NGÀNH SẢN XUẤT SỢI

Từ xa xưa, con người đã biết dùng da thú để che thân, từ khi biết canh tác, loài người

đã bắt chước thiên nhiên, đan lát các thứ cỏ cây làm thành nguyên liệu Theo các nhà khảo cổ thì sợi lanh (flax) là nguyên liệu dệt đầu tiên của con người, sau đó sợi len xuất hiện ở vùng Lưỡng Hà và sợi bông (coton) ở ven sông Ấn Độ

Theo Kinh Thi của Khổng Tử, tơ tằm được tình cờ phát hiện vào năm 2640 trước Công nguyên dưới thời vua Phục Hy của Trung Quốc Trong nhiều thế kỉ, Trung Quốc

là nước duy nhất sản xuất và xuất khẩu lụa và tơ tằm nổi tiếng với “Con đường tơ lụa”

Tuy các kỹ thuật dệt may mau chóng trở nên tinh vi nhưng con người vẫn còn lệ thuộc vào các loại sợi tự nhiên và vải vóc vẫn là sản phẩm quý, gấm vóc dành cho giới thượng lưu, giai cấp quý tộc và dân chúng chỉ mặc vải thô

Cho đến giữa thế kỉ 18, cuộc cách mạng kỹ nghệ bên Anh và sự ra đời của máy dệt cơ khí hóa, chạy bằng hơi nước thì ngành dệt mới thoát khỏi sản xuất thủ công để trở thành kỹ nghệ

Tuy nhiên, con người vẫn còn lệ thuộc vào thiên nhiên, và nhiều nhà khoa học ở Âu Châu tìm tòi cách làm ra một loại sợi nhân tạo có thể sản xuất hàng loạt, với giá rẻ Phải đợi đến năm 1884, một người Pháp, bá tước Hilaire Bernigaud de Chardonnet mới phát minh một cách chế tạo tơ nhân tạo và nhà máy sản xuất sợi nhân tạo đầu tiên khánh thành năm 1892 Nhưng lúc ấy các phương pháp chưa hoàn chỉnh và giá thành còn cao nên phải đợi đến đầu thế kỷ 20, cơ sở này mới hoạt động với qui mô lớn và thành công

Ông Chardonnet được coi như cha đẻ của kỹ nghệ sợi hoá học Từ 1889 đến 1939, phải sau 50 năm sản lượng sợi hoá học trên thế giới mới đạt mức 1 triệu tấn một năm, nhưng chỉ 12 năm sau đã tăng gấp đôi, và cứ thế tăng vọt Năm 1900, trên thế giới có 1,6 tỷ người, tiêu thụ 3,8 triệu tấn sợi, hầu như toàn bộ là các sợi tự nhiên - bông (81%) và len (19%), số sợi hoá học dưới 1000 tấn Năm 1975, thế giới tiêu thụ 26 triệu tấn sợi, trong đó 50% bông, 6% len và 44% sợi hoá học Như thế, chỉ trong 3 phần tư thế kỷ, số lượng tiêu thụ đã nhân lên 4,3 lần cho sợi bông, 2,2 lần cho sợi len, và

11000 lần cho sợi hoá học

Sản phẩm của ngành dệt may không chỉ là quần áo, vải vóc và các vật dụng quen thuộc như khăn bàn, khăn tắm, chăn mền, nệm, rèm, thảm, đệm ghế, ô dù, mũ nón v.v

mà còn cần thiết cho hầu hết các ngành nghề và sinh hoạt: lều, buồm, lưới cá, cần câu, các loại dây nhợ, dây thừng, dây chão, các thiết bị bên trong xe hơi, xe lửa, máy bay, tàu bè (một chiếc xe hơi trung bình dùng đến 17 kí sợi vải), vòng đai cua-roa, vỏ săm lốp, ống dẫn, bao bì, và nói chung mọi vật liệu dùng để đóng gói, bao bọc, để lót, để lọc, để cách nhiệt, cách âm, cách điện, cách thuỷ, và cả những dụng cụ y khoa như chỉ khâu và bông băng

Do đó ngành dệt may đã đi liền với sự phát triển của các nước công nghiệp và phát triển cho đến ngày nay

 Nguồn gốc phát sinh chất thải gây ô nhiễm trong quá trình sản xuất

Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải tập trung

Rác thải sinh hoạt…

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI NGUY HẠI

1.2.1 Phương pháp trơ hóa (cố định và đóng rắn)

Ồn định và đóng rắn là quá trình làm tăng các tính chất vật lý của chất thải, giảm khả năng phát tán vào môi trường hay làm giảm tính độc hại của chất ô nhiễm Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong quản lý chất thải nguy hại Phương pháp này thường được áp dụng trong các trường hợp sau:

 Xử lý chất thải nguy hại

 Xử lý chất thải trong các quá trình khác (ví dụ tro của quá trình nhiệt)

 Xử lý đất bị ô nhiễm khi hàm lượng chất ô nhiễm trong đất cao

Làm ổn định là một quá trình mà chất thêm vào được trộn với chất thải để giảm tới mức tối thiểu khả năng phát tán của chất nguy hại ra khỏi khối chất thải và giảm tính độc hại của chất thải Như vậy quá trình làm ổn định có thể được mô tả như một quá trình nhẳm làm cho các chất gây ô nhiễm bị gắn từng phần hoặc hoàn toàn bởi các chất kết dính hoặc các chất biến đổi khác Cũng tương tự như vậy, quá trình đóng rắn là một quá trình sử dụng các chất phụ gia làm thay đổi bản chất vật lý của chất thải (thay đổi tính kéo, nén hay độ thấm)

Như vậy, mục tiêu của quá trình làm ổn định và hóa rắn là làm giảm tính độc hại và tính di động của chất thải cũng như làm tăng các tính chất của vật liệu đã được xử lý

 Cơ chế của quá trình

Có rất nhiều cơ chế khác nhau xảy ra trong quá trình ổn định chất thải, tuy nhiên quá trình ổn định chất thải đạt kết quả tốt khi thực hiện được một trong các cơ chế sau:

 Bao viên ở mức kích thước lớn (macroencapsulation)

 Bao viên ở mức kích thước nhỏ (microencapsulation)

 Chỉ có chất thải vô cơ (ít hữu cơ)

 Tiềm năng nước rỉ rác thấp

 Thông thường các chất thải nguy hại thường được chôn lấp bao gồm:

 Chất thải kim loại có chứa chì

 Chất thải có thành phần thủv ngân

 Bùn xi mạ và bùn kim loại

 Chất thải amiăng

 Chất thải rắn có xyanua

 Bao bì nhiễm bẩn và thùng chứa bằng kim loại

 Cặn từ quá trình thiêu đốt chất thải

Trong quá trình chôn lấp, cần kiểm soát được các khả năng xảy ra phản ứng do sự tương thích của chất thải khi hai chất thải rò rỉ tiếp xúc vói nhau Ví dụ như khi chất thải chứa axit kết hợp với chất thải chứa dầu mỡ sẽ gây hỏa hoạn, kết hợp với chất ăn

da tỏa nhiệt và làm bắn tung tóe chất thải, chất thải chứa bột nhôm kết hợp với amoni nitrat sẽ gây nổ, chất thải chứa xyanua gặp axít sẽ hình thành khí HCN rất độc kiểm soát các chất khí sinh ra cũng như nước rò rỉ từ khu chôn lỗp ra môi trường xung quanh

Trong quá trinh vận hành bãi chôn lấp chất thải nguy hại, phải thực hiện các biện pháp quan trắc mô trường, công việc này cũng phải thực hiện sau khi đã đóng bãi, Sau khi đóng bãi, việc bảo trì bãi cũng rất quan trọng nhằm đảm bảo không có sự tiếp xức của chất thải nguy hại đối với con người và mối trường Các công tác quan trắc trong thời gian hoạt động và sau khi đóng bãi cũng như công tác bảo trì góp phần phát hiện sự rò

rỉ và lan truyền của chất thải nguy hại từ đó kịp thời ngăn chặn sự lan truyền của chất thải nguy hạì trong môi trường Để đảm bảo công tác này cần phải tuân thủ một số nguyên tắc khi lựa chọn, thiết kế và vận hành bãi chôn lấp chất thải nguy hại

1.2.3 Phương pháp đốt

Đây là kỹ thuật xử lý chất thải nguy hại có nhiều ưu điểm hơn các kỹ thuật xử lý khác được sử dụng để xử lý chất thải nguy hại không thể chôn lấp mà có khả năng cháy Phương pháp này được áp dụng cho tất cả các dạng chất thải rắn, lỏng, khí Trong phương pháp này, nhờ sự oxi hóa và phân hủy nhiệt, các chất hữu cơ sẽ được khử độc tính và phá vỡ cấu trúc Tùy theo thành phần của chất thải mà khí sinh ra trong quá trình đốt có thành phần khác nhau Nhìn chung, thành phần khí thải cũng có các thành phần như sản phẩm cháy thông thường (bụi, CO2, CO, SOx, NOx) Tuy nhiên trong thành phần khí thải còn có các thành phần khác như HCl, HF, P2O5, Cl2 bên cạnh các

ưu điểm là phân hủy gần như hoàn toàn chất hữu cơ (hiệu quả đến 99,9999%), thời

gian xử lý nhanh, diện tích công trình nhỏ gọn, xử lý chất thải nguy hại bằng phương pháp nhiệt cũng có một nhược điểm là có thể sinh ra khí độc hại (dioxin và furan)khi đốt chất hữu cơ chứa Clo trong điều kiện sử dụng lò đốt không đảm bảo về mặt kĩ thuật hay chế độ vận hành không được kiểm soát nhiệt độ của khí sau đốt một cách chặt chẽ Thông thường, để hạn chế sự hình thành dioxin (furan), người ta khống chế nhiệt độ trong lò đốt hai cấp Nhiệt độ trong buồng thứ cấp được duy trì trên 1200oC, sau đó khí thải lò đốt (sản phẩm cháy) sẽ được giảm nhiệt độ ngay lập tức xuống dưới

200oC trước khi đưa qua hệ thống xử lí chất thải Hiện nay các thiết bị lò đốt sau thường được sử dụng

cơ cao thì thiết bị có dạng thẳng đứng

Thiết bị này có những ưu và nhược điểm sau:

Ưu điểm:

 Đốt được nhiều loại chất lỏng nguy hại

 Không yêu cầu lấy tro thường xuyên

 Thay đổi nhiệt độ nhanh chóng theo tốc độ nhập liệu

 Chi phí bảo trì thấp

Nhược điểm:

 Chỉ áp dụng được đối với các chất lỏng có thể nguyên tử hóa

 Cần cung cấp để quá trình cháy được hoàn tất và tránh ngọn lửa tác động lên gạch chịu lửa

 Dễ bị nghẹt béc phun khi chất thải lỏng có cặn

Hình 1.1 Sơ đồ lò đốt chất lỏng

 Lò đốt thùng quay

Thường được sử dụng để đốt chất thải rắn, bùn, khí và chất lỏng Thiết bị thường có dạng hình trụ có thể đặt nằm ngang, hay nghiêng một góc so với mặt ngang hoặc thằng đứng Thùng thường quay với vận tốc 0,5 – 1 vòng/phút, thời gian lưu của chất thải rắn trong lò từ 0,5 – 1,5 giờ với lượng chất thải rắn nạp vào lò chiếm khoảng 20% thể tích lò Thiết bị lò đốt dạng này nhiệt độ trong lò có thể lên đến trên 1400oC, vì vậy có thể phân hủy được các chất hữu cơ khó phân hủy nhiệt Lò đốt thùng quay thường có kích thước cơ bản như sau: đường kính trong khoảng 1,5 – 3,6m với chiều dài từ 3 – 9m Tỷ lệ đường kính theo chiều dài nên theo tỷ lệ 4:1 Một số ưu và nhược điểm của

lò đốt thùng quay như sau:

Ưu điểm:

 Áp dụng cho cả chất thải rắn và lỏng

 Có thể đốt riêng chất lỏng và chất rắn hoặc kết hợp đốt cả chất rắn và chất lỏng

 Không bị nghẹt ghi (vỉ lò) do quá trình nấu chảy

 Có thể nạp chất thải ở dạng thùng hoặc khối

 Linh động trong cơ cấu nạp liệu

 Cung cấp khả năng xáo trộn chất thải và không khí cao

 Quá trình lấy tro liên tục mà không ảnh hưởng đến quá trình cháy

 Kiểm soát đượcc thời gian lưu của chất thải trong thiết bị

 Có thể nạp chất thải trực tiếp mà không cần phải xử lý sơ bộ gia nhiệt chất thải

 Có thể vận hành ở nhiệt độ trên 1400oC

Nhược điểm:

 Chi phí đầu tư cao

 Vận hành phức tạp

 Yêu cầu lượng khí dư lớn do thất thoát qua các khớp nối

 Thành phần tro trong khí thải ra cao

Hình 1.2 Sơ đồ lò đốt thùng quay

 Lò đốt ghi/vỉ cố định

Lò này về cơ chế giống như lò đốt thùng quay nhưng không có phần di động Trong buồng thứ cấp, lượng khí cung cấp thường khoảng 50 – 80% lượng khí yêu cầu với mục đích để cho hai quá trình nhiệt phân và cháy xảy ra đồng thời Trong buồng thứ cấp, sản phẩm của quá trình nhiệt phân và chất hữu cơ bay hơi được tiếp tục đốt Lượng khí cần thiết ở buồng thứ cấp đạt từ 100 – 200% lượng khí yêu cầu theo lý thuyết

 Lò đốt tầng sôi

Được sử dụng để xử lý cả chất thải lỏng, bùn và chất thải khí nguy hại, trong đó chất thải được đưa vào lớp vật liệu là cát, hạt nhôm, cacbonat canxi Quá trình oxy hóa nhiệt phân xảy ra trong lớp vật liệu này Nhiệt độ vận hành của thiết bị khoảng 760 -

870oC và lượng khí cấp sẽ được cấp dư so với lý thuyết khoảng 25 - 150% Ưu điểm của lò đốt tầng sôi là khả năng cấp nhiệt cho chất thải đến nhiệt độ cháy rất cao, ít sinh

ra bụi, nhiệt độ ổn định

Ưu điểm:

 Có thể đốt được cả ba dạng chất rắn, lỏng, khí

 Thiết kế đơn giản và hiệu quả nhiệt cao

 Nhiệt độ khí thải thấp và lượng khí dư yêu cầu nhỏ

 Hiệu quả đốt cao do diện tích bề mặt tiếp xúc lớn

 Lượng nhập liệu không cần cố định

Nhược điểm:

 Khó tách thành phần không cháy được

 Lớp chuyển phải được tu sửa và bảo trì

 Nhóm thiết bị lọc giữ lại bụi khi dòng không khí đi qua lớp vật liệu lọc

 Nhóm thiết bị thu giữ lại bụi được tích điện khi dòng không khí qua điện trường cao thế

 Nhóm thiết bị thu giữ bụi dưới dạng ướt

Các thông số quan trọng của thiết bị hoặc hệ thống lọc bụi:

 Mức độ làm sạch hay còn gọi là hiệu quả lọc

 Công suất của thiết bị được tính bằng lưu lượng dòng khí đi qua thiết bị (m3/h)

 Tải trọng không khí riêng: tỷ số giữa thể tích không khí đi qua thiết bị thùng gom bụi so với bề mặt thiết bị không khí đi qua (m3/h.m2)

 Dung lượng bụi là lượng bụi được thu giữ lại trong thiết bị sản xuất chu kỳ làm việc theo quy định (kg/lần)

 Tổn thát áp suất dòng khí khi qua thiết bị xử lý: là hiệu số áp suất đo được của không khí trước và sau thiết bị xử lý (N/m2)

 Chi phí năng lượng : năng lượng tiêu hao để làm sạch 1.000 m3 không khí (KWh/103m3)

 Giá thành làm sạch không khí khỏi bụi: tính bằng tổng giá trị chế tạo, lắp ráp và chi phí vận hành

Thiết bị thu bụi theo nguyên lý trọng lực và quán tính Thu gom bụi dưới tác dụng của lực trọng trường hoặc lực quán tính Thiết bị này có 2 dạng chính:

 Buồng lắng bụi làm việc theo nguyên lý trọng lực

 Xyclon và thiết bị kiểu tấm chớp làm việc theo nguyên lý quán tính

1.3.1.2 Buồng lắng bụi

Đây là thiết bị thu gom bụi đơn giản nhất Cấu tạo buồng lắng bụi được làm bằng gạch, bê tông cốt thép, hoặc thép, là một không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn hơn rất nhiều lần so với tiết diện đường ống dẫn, trên buồng lắng có cửa để làm vệ sinh hay lấy bụi ra ngoài

Nguyên tắc hoạt động: dòng khí đi qua buồng lắng (có tiết diện tăng), tốc độ khí giảm đột ngột, các hạt bụi dưới tác dụng của lực hấp dẫn rơi xuống phía dưới và rơi vào bình chứa hoặc đưa ra ngoài bằng vít tải hay băng tải

Áp dụng: xử lý sơ bộ loại bụi thô từ máy nghiền xi măng, đá vôi, các băng tải vận chuyển đất đá, các máy nghiền đá, lò sấy, than

Buồng lắng được sử dụng ở cấp thu tách bụi đầu tiên (cấp thô) các hạt bụi có kích thước lớn (thường > 30µm) Tuy nhiên, các hạt có kích thước nhỏ vẫn giữ lại trong buồng lắng Trở lực của thiết bị từ 50 – 130 Pa, giới hạn nhiệt độ 350 – 550oC

Hình 1.4 Sơ đồ lắng bụi

Ưu điểm

- Chế tạo đơn giản

- Chi phí vận hành và bảo trì thấp

- Giá thành thấp, rẻ tiền có thể sử dụng nguồn nguyên liệu chế tạo

- Lắng được cả bụi khô và bụi ướt

Nhược điểm:

- Buồng lắng có diện tích lớn, chiếm diện tích nhiều

- Hiệu suất không cao

- Vận tốc dòng khí nhỏ

- Xử lý hiệu quả với các hạt có d > 50µm

Hình 1.5 Buồng lắng bụi đơn giản nhất

Có nhiều loại buồng lắng như: buồng lắng bụi có vách ngăn, buồng nhiều sàn, buồng

có màn xích hoặc dây kim loại

Hình 1.6 Buồng lắng bụi nhiều ngăn và chuyển động của không khí trong buồng

lắng bụi nhiều ngăn

Hình 1.7 Buồng lắng bụi nhiều tầng

1.3.1.3 Xyclon

 Xyclon đơn

Xyclon là thiết bị thu gom bụi lợi dụng lực ly tâm khi dòng khí chuyển động xoáy trong thiết bị

Cấu tạo: rất đa dạng nhưng về nguyên tắc cơ bản bao gồm các bộ phận sau:

Không khí đi vào thiết bị theo ống nối theo phương tiếp tuyến với thân hình trụ đứng Phần dưới thân hình trụ có phễu (3) và dưới cùng là ống xả bụi (4) Bên trong thân hình trụ có ống thoát khí sạch (5)

Van xả bụi (6) ở ống xả bụi

Thân của xyclon thường là hình trụ có đáy là chóp cụt ống khí vào được bố trí theo phuognw tiếp tuyến với xyclon

Tỷ số tối ưu giữa đường kính và chiều cao xyclon H/D = 2 – 3

Hình 1.8 Nguyên lý hoạt động của xyclon

Nguyên lý hoạt động: không khí sẽ chuyển động xoáy ốc bên trong thân hình trụ của xyclon và khi chạm vào ống đáy hình phễu, dòng khí bị dội ngược trở lên nhưng vẫn giữ được chuyển động xoáy ốc rồi thoát ra ngoài ống xả Trong dòng chuyển động xoáy ốc, các hạt bụi chịu tác dụng bởi lực ly tâm dành cho chúng có xu hướng tiến dần

về phái thành ống của thân hình trụ rồi chạm cào đó, mất động năng và rơi xuống đáy phễu Trên ống xả bụi người ta có lắp van để xả bụi

Ưu điểm:

 Không có bộ phận chuyển động, dòng không khí bụi tự nó tách bụi dựa vào

sự chuyển động của mình

 Làm việc ở môi trường có nhiệt độ cao (tới 500oC)

 Có khả thu hồi vật liệu mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt xyclon

 Bụi thu gom ở dạng khô, có thể dùng lại được (bột mì, gạo, tinh bột )

 Trở lực hầu như cố định và không lớn (250 – 1500 N/m2)

 Làm việc được với áp suất cao, lắp đặt được ở đường hút hoặc đẩy

 Năng suất cao

 Nồng độ bụi tăng không ảnh hưởng đến hiệu suất làm sạch

 Chế tạo đơn giản, vận hành dễ dàng, có thể sửa chữa thay thế từng bộ phận

Nhược điểm:

 Tổn thất áp suất trong thiết bị tương đối cao

 Hiệu quả lọc bụi giảm khi kích thước hạt bụi < 5µm

 Không thể thu hồi bụi kết dính

 Để nâng cao hiệu suất xử lý, người ta kết hợp các xyclon, tạo thành xyclon

Các xyclon thành phần trong nhóm có đường kính 100, 150 hoặc 250mm vận tốc tối

ưu trong xyclon thành phần trong khoảng 3,5 – 4,75 m/s

Xyclon chùm là tổ hợp của nhiều xyclon kiểu đứng – tức kiểu chuyển động ngược chiều có đường kính bé lắp song song trog một thiết bị hoàn chỉnh Số lượng các xyclon controng xyclon chùm có thể lên đến hàng trăm chiếc tùy theo năng suất của thiết bị

Hiệu quả lọc của xyclon chùm bằng hiệu quả lọc của từng xyclon riêng biệt tổn thất

áp suất chung của cả hệ thống bằng tổn thất áp suất của một xyclon con Lưu lượng của hệ thống bằng tổng lưu lượng của tất cả các xyclon con

1.3.2 Thiết bị lọc bụi

Nguyên lý làm việc: hạt bụi có kích thước nào đó khi chuyển động qua lớp vật liệu có

lỗ rỗng (như giấy, vải, tấm mỏng có sợi ) sẽ bị giữ lại do lắng đọng trên bề mặt hoặc trong thể tích lớp vật liệu lọc dưới tác dụng của lực quán tính, lực trọng trường và lực điện trường, còn không khí sạch thì đi qua Đặc điểm của những thiết bị này là lỗ rỗng

củ lớp vật liệu tạo nên sự liên hệ với nhau và liên tục từ bên này qua bên kia lớp vật liệu Sức cản khí động tăng theo thời gian sử dụng, còn năng suất lọc bụi thì giảm theo thời gian sử dụng

Các loại bộ lọc bụi thường được phân làm 3 loại:

Làm sạch tinh

Có thể lọc được các hạt bụi nhỏ hơn 10µm với hiệu suất cao

Hiệu quả rất cao (>99%) khi nồng độ đầu vào thấp (<1mg/m3)

và vận tốc lọc < 10cm/s

 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả lọc:

 Kích thước hạt bụi

 Vận tốc khí đi qua lưới lọc

 Đường kính sợi vật liệu lọc

 Độ rỗng của lưới lọc

1.3.3 Các phương pháp xử lý NO2

1.3.3.1 Hấp thụ khí NO 2 bằng nước

Trong công nghiệp các loại khí thải có chứa Oxit Nitơ với nồng độ khí thấp thường được xử lý bằng phương pháp hấp thụ bằng nước trong các loại thiết bị như ống Venturi, thiết bị sục khí sủi bọt, Scrubơ, vv… Hiệu quả quá trình thường không cao, tối đa đạt 50%

Khi hấp thụ NO2 bằng nước một phần axit nitric được sinh ra ở pha khí:

3NO2 + H2O ↔ 2HNO3 + NO + Q

Để xử lý các oxit nitơ bị hấp thụ trong dung dịch, có thể sử dụng dung dịch oxi già loãng Và bằng cách chưng cất sản phẩm thu được sẽ là HNO3 và H2O để tái sử dụng làm chất hấp thụ

CHƯƠNG 2

HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT VÀ Ô NHIỄM TẠI CÔNG TY

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG

2.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của công ty

Công ty TNHH Hyosung Việt Nam thành lập ngày 22 tháng 5 năm 2007 (Được cấp phép bởi Ban Quản lý các KCN tỉnh Đồng Nai) với tổng diện tích đất sử dụng 640,475

m2 và là doanh nghiệp 100% vốn đầu tư của Tập đoàn Hyosung (Hàn Quốc) với tổng vốn đầu tư US 1.072 triệu

Tên công ty : Công ty TNHH Hyosung Việt Nam

Đại diện : Ông Kwon Gi Soo

Chức vụ : Tổng Giám đốc

Địa chỉ : Đường N2, KCN Nhơn Trạch 5, H Nhơn Trạch, Đồng Nai

Điện thoại : 0613.569445 Fax : 0613.596228

2.1.2 Lĩnh vực kinh doanh:

 Sản xuất sợi vải mành và các loại sợi như spandex, nylon, polyester, không

có công đoạn nhuộm, quy mô 15.100 tấn/tháng

 Sản xuất sợi Steel Tire Cord, trong quy trình sản xuất có công đoạn xi mạ, quy mô 11.475 tấn/tháng

 Sản xuất sản phẩm Saw wire, trong quy trình sản xuất có công đoạn xi mạ, quy mô 25 tấn/tháng

 Sản xuất sợi Bead wire, trong quy trình sản xuất có công đoạn xi mạ, quy

mô 3.000 tấn/tháng

 Sản xuất các loại vải như nylon, polyester, không bao gồm công đoạn nhuộm, quy mô 40 tấn/tháng

2.2 SẢN XUẤT SỢI SPANDEX

Các sản phẩm sợi tổng hợp ngày càng đa dạng và phong phú hơn nhiều dạng để đáp ứng nhu cầu về chất lượng vải dệt trong ngành dệt nhuộm và may mặc như sợi aramid dùng để tạo các loại quần áo chống cháy, sợi acrylic được dùng làm các loại len mô phỏng, sợi nylon dùng để giả tơ lụa, làm áo khoác… trong đó, sợi spandex là một loại sản phẩm nhựa tổng hợp có tính co dãn giúp cho thân thể dễ chuyển động dùng để làm quần áo thể dục thể thao, quần áo chống nắng, đồ lót, vớ tất

2 Spandex/

Elastane (EL)

Là hệ co-polymer của Polyurethane và Polyethylene glycol

Loại sợi này có độ co dãn cao tương tự như cao su nhưng chắc và bền hơn, giữ hình dạng lâu dài, ít thấm hơi ẩm, không tích điện, bề mặt, nhẹ, trơn và dễ nhuộm

Loại sợi nhân tạo đầu tiên được sản xuất ra

từ cacbon, nước và không khí, có thể tạo sản phẩm giống tơ lụa thiên nhiên

4 Polypropylen

(PP) Polypropylen

Có tính bền cơ học cao, khá cứng vững không bị kéo giãn dài, trong suốt, độ bóng

bề mặt cao, chịu nhiệt độ cao hơn 100oC, có tính chất chống thấm oxy, hơi nước, dầu

mỡ và các khí khác

5 Acetate (CA) Từ cellulose acetate Có tính dẻo cao, nhưng không bền bỉ và bị

hư hại trong các loại acid, các chất kiềm

6 Viscose (CV) – Rayon

Từ những vật liệu

có nguồn gốc cellulose (bột gỗ, vải vụn,…)

Hoàn toàn tương tự như cotton, sợi tơ viscose bóng hơn cotton và phản ứng với chất hóa học nhanh hơn cotton

(Nguồn: Công ty TNHH Vải – Sợi Toàn Tâm)

2.2.1 Quy trình sản xuất sợi spandex

Nguyên liệu(PTMG, MDI)Trùng ngưng 1 Trùng ngưng 2 Lưu trữ Bắn sợi Quấn sợi

Thuyết minh công nghệ sản xuất:

Nguyên liệu đầu vào của quá trình sản xuất sợi spandex là polyme tổng hợp, được đưa vào công đoạn trùng ngưng là giai đoạn quan trọng của quá trình được thực hiện ở

273oC, ở điều kiện chân khôg trong thời gian từ 25h – 27h Để đạt đủ độ bền dùng cho sợi vải cần có quá trình polyme hóa thể rắn để tạo độ nặng phân tử của mảnh polyeste

có tính dẻo từ 0,95 KN/cm2 đến 1,15 KN/cm2 Trong quá trình polyme hóa thể rắn, 2 loại phản ứng hóa học xảy ra trong mảnh polyester, đó là phản ứng este hóa và phản ứng chuyển este

Trong quá rình nấu chảy để đánh thành sợi, các mảnh polyester được nấu chảy trong máy đúc ép để chuẩn bị kéo thành sợi Kéo các sợi thô tại các máy sợi để làm giảm kích thước sợi, tăng độ bền và quấn sợi vào các ống để dệt vải

2.2.2 Nguồn phát thải

Trong quá trình sản xuất sợi spandex, ở công đoạn bắn sợi, lượng dung môi thừa được thu gom và tinh chế Phần cặn thải từ công đoạn tinh chế sẽ được xử lý bởi lồ đốt công suất 10 tấn chất thải/ngày kết hợp sử dụng năng lượng nhiệt để sinh hơi phục vụ cho sản xuất với công suất 20 tấn hơi/h

Bảng 2.2 Thành phần các chất thải từ quy trình sản xuất sợi spandex

1 PTMG (Polytetramethylene Ether Glycol) –

C15H10N2O2 lỏng, sáp

Sản phẩm thải là cặn thải từ quá trình tinh chế DMAC thì:

Mã CTNH là

03 02 05

2 DMAC (Dimethylacetamide) CH3CON(CH3)2 lỏng

3 CLC–100H (Magnesium aluminum hydroxy

cacbonate) Mg4Al2(OH)12(CO3).3H2O rắn

4 Mg-St (Magnesium stearate) C36H70MgO4) rắn

5 Titan dioxide (TiO2) rắn

2.2.3 Một số công nghệ điển hình đang được áp dụng

Bảng 2.3 Một số công nghệ xử lý CTNH phổ biến ở Việt Nam (tháng 7/2014)

TT Tên công nghệ Số cơ sở áp dụng Số mođun hệ

thống Công suất phổ biến

1 Lò đốt tĩnh hai cấp 34 47 50 – 2000 kg/h

2 Lò đốt quay 2 2 18 – 21 tấn/ngày

3 Chôn lấp 5 6 2000 – 3000 tấn/h

4 Xử lý, tái chế dầu thải 23 24 3 – 20 tấn/ngày

(Nguồn: Văn Hữu Tập, “Tình hình quản lý chất thải rắn tại Việt Nam”,05/11/2015)

CHƯƠNG 3

ĐỀ XUẤT, LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ, TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ CHẤT THẢI CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT SỢI SPANDEX TẠI CÔNG TY TNHH HYOSUNG VIỆT NAM

3.1 LÒ ĐỐT

3.1.1 Thành phần chất thải trong lò đốt

Chất thải công nghiệp trong lò đốt 10 tấn/ngày ( 416,67 kg/h) với thành phần chủ yếu

là 80% DMAC + 20% tạp chất (gồm PTMEG, phụ gia) với nhiên liệu đốt là than cám

Bảng 3.1 Thành phần chất thải trong lò đốt

TT Thành

phần

C (%)

H (%)

O (%)

Ẩm (%)

Nhiệt trị (kJ/kg)

Chất thải + nhiên liệu (%)

1 Than

cám 60,61 4,01 1,97 1,27 0,13 8,92 23,09 23897,96 82,4

2 Chất thải 55,93 10,27 18,93 12,87 0 2 0 27479,8 17,6 Trung bình CT

vào lò đốt 59,79 5,11 4,95 3,31 0,11 7,7 19,03 24528,36 100

3.1.2 Cở sở lựa chọn

 Lò đốt đạt yêu cầu kỹ thuật của QCVN 30:2012/BTNMT

 Đáp ứng lượng chất thải cần xử lý và thải bỏ

 Giảm thể tích và khối lượng chất thải

 Đem lại hiệu quả và giảm chi phí xử lý chất thải

 Cơ sở hạ tầng sẵn có

 Dễ lắp đặt, thi công và vận hành

 Dễ cải tạo khi nâng công suất

 Đảm bảo sức khỏe và an toàn lao động

3.1.3 Đề xuất công nghệ

3.1.3.1 Lò đốt tĩnh hai cấp

Lò đốt sử dụng quy trình công nghệ dạng buồng đốt tĩnh theo mẻ và thêu đốt hai cấp

Lò thường cấu tạo 2 buồng đốt gồm:

Buồng đốt sơ cấp để đốt cháy các chất thải cần tiêu hủy hoặc hóa hơi chất độc ở nhiệt

3.1.4.1 Phân tích ưu nhược điểm của hai công nghệ

Bảng 3.2 Phân tích ưu nhược điểm của hai công nghệ

 Việc đốt theo mẻ dẫn đến công suất không cao do mất thời gian khởi động và dừng lò

 Thường không đốt được hoặc đốt không hiệu quả đối với các loại chất thải khó cháy và có độ kết dính cao như bùn thải

 Khi tro đầy phải lấy ra đối với các lò không lấy tro giữa quá trình đốt

Lò đốt quay

 Có thể đốt các loại chất thải khó cháy như bùn thải

 Chi phí đầu tư lớn, đòi hỏi tiêu chuẩn cơ khí cao

 Phát sinh nhiều bụi nên cần đầu tư hệ thống lọc bụi với công suất lớn

 Chi phí bảo trì bảo dưỡng cao

3.1.4.2 Lựa chọn công nghệ thích hợp cho nhà máy

Từ phân tích ưu nhược điểm của 2 công nghệ cho thấy công nghệ 1 phù hợp với các yêu cầu đặt ra

3.1.5 Tính lượng khí thải từ quá trình đốt

Lượng vật chất đưa vào lò bao gồm:

 Chất thải + nhiên liệu đốt (than cám)

3.1.5.2 Tính lượng chất thải + nhiên liệu nạp vào lò trong 1 giờ (G ct )

Tổng lượng chất thải + nhiên liệu đốt: Gct = 2371,5 kg/h

Từ bảng 3.1 ta có các thành phần các chất đưa vào lò đốt trong 1 giờ

Bảng 3.3 Lượng chất thải đưa vào lò trong 1 giờ

Tỷ lệ % chất thải 59,79 5,11 4,95 3,31 0,11 7,7 19,03 100 Khối lượng nguyên

tố của chất thải

(kg/h)

1417,91 121,18 117,39 78,5 2,61 182,61 451,3 2371,5

3.1.5.3 Tính lượng không khí đưa vào lò trong 1 giờ (G kk )

Dựa vào lượng O2 cần thiết cho quá trình cháy của các chất, ta tính lượng O2 đưa vào

S + O2  SO2 (4) 2C4H9NO + 13,5 O2  2CO2 + 2NO2 +9H2O (5) Với thành phần không khí CO2 0,03 %, N2 78,02%, O2 20,69%, H2O 1,26%

Bảng 3.4 Lượng không khí đưa vào lò với điều kiện vừa đủ oxy

KL nguyên tử của các chất

đốt (kg/h) 1417,91 121,18 117,39 78,5 2,61 182,61 451,3

Số kmol nguyên tử tham gia

vào quá trình cháy (Kmol/h) 118,16 121,18 7,34 5,6 0,082 - 25,07

Số kmol oxy cần thiết

3.1.5.4 Tính lượng chất ra lò trong 1 giờ (G ct )

 Trường hợp cấp khí vừa đủ - hệ số cấp dư khí 𝜶 = 𝟏:

Lượng vật rắn ra khỏi lò đốt trong thời gian 1 h được tính như sau:

Gkhí + Ghơi: lượng khí thải và hơi gồm: CO2; SO2; NO2; O2; N2; hơi nước

 Lượng khí CO2 trong khí thải: GCO2 = GCO2pư + GCO2kk

 GCO2 = 118,16  44 + [0,03%  718,7]  44 = 5208,53 (kg/h)

 Lượng khí SO2 : GSO2 = nSO2 MSO2 = 0,082  64 =5,25 (kg/h)

 Lượng khí NO2 : GNO2 = nNO2  MNO2 = 5,6  68,433%  46 = 176,28 kg/h

(Lượng N 2 tham gia phản ứng cháy khoảng 68,433% so với lượng N 2 trong chất thải

và nhiên liệu đưa vào lò đốt)

 Lượng khí N2 trong khói lò: lượng N2 trong không khí + 95% lượng N2 sinh

ra (không tham gia vào phản ứng cháy)

Tổng số mol khói thải: n khói = 778,58 (kmol)

Số mol không khí cần: n kk = 718,7 (kmol)

 Trường hợp cấp khí vừa đủ - hệ số cấp dư khí 𝜶 = 𝟏, 𝟓:

Lượng vật rắn ra khỏi lò đốt trong thời gian 1 h được tính như sau:

GR = Gtro + Gkhí + Ghơi

 Lượng tro tạo thành: Gtro = 182,61 (kg/h)

 Lượng khí CO2 trong khí thải:

GCO2 = 118,16  44 + [0,03%  718,7  1,5]  44 = 5213,27 (kg/h)

 Lượng khí SO2 : GSO2 = nSO2 MSO2 = 0,082  64 = 5,25 (kg/h)

 Lượng khí NO2 : GNO2 = nNO2 MNO2 = 5,6  68,433%  46 = 176,28 kg/h

 Lượng khí N2 trong khói lò:

GN2 = [0,7802  718,7  28  1,5]+[28/2  5,6  (1 - 0,68433)] = 23575,4 (kg/h)

 Lượng oxy dư: GO2 = 718,7  0,2069  0,5  32 = 2379,18 (kg/h)

 Lượng hơi H2O: G hơi nước = G am ct+nl +GH2Opư + Gam kk

= 451,3 + 121,18  18/2 + 0,0126  718,7  181,5 = 1786,4 (kg/h)

Bảng 3.6 Thành phần khí thải của lò đốt với hệ số cấp dư khí 𝜶 = 𝟏, 𝟓

Tổng số mol khói thải: nkhói = 1137,93 (kmol)

Số mol không khí cần: nkk = 718,7 (kmol)

 Trường hợp cấp khí dư 100% - hệ số cấp dư khí 𝜶 = 𝟐:

Lượng vật chất ra lò đốt trong thời gian 1h như sau:

GR = Gtro + Gkhí + Ghơi

Trong đó:

Lượng tro tạo thành: Gtro = 182,61 (kg/h)

 Lượng khí CO2 trong khí thải:

GCO2 = 118,16  44 + [0,03%  718,7  2]  44 = 5218,01 (kg/h)

 Lượng khí SO2 : GSO2 = nSO2 MSO2 = 0,082  64 = 5,25 (kg/h)

 Lượng khí NO2 : GNO2 = nNO2 MNO2 = 5,6  68,433%  46 = 175,28 kg/h

 Lượng khí N2 trong khói lò:

GN2 = [0,7802  718,7  28  2]+[28/2  5,6  (1 - 0,68433)] = 31425,6(kg/h)

 Lượng oxy dư: GO2 = 718,7  0,2069  1  32 = 4758,37 (kg/h)

 Lượng hơi H2O: G hơi nước = G am ct+nl +GH2Opư + Gam kk

= 451,3 + 121,18  18/2 + 0,0126  718,7  182 = 1867,92 (kg/h)

Bảng 3.7 Thành phần khí thải của lò đốt với hệ số cấp dư khí 𝜶 = 𝟐

Tổng số mol khói thải: nkhói = 1497,28 (kmol)

Số mol không khí cần: nkk = 718,7 (kmol)

Tổng số mol khí

𝑆ố 𝑚𝑜𝑙 𝑘ℎí 𝑑ư = 𝑃ℎầ𝑛 𝑡𝑟ă𝑚 𝑘ℎí 𝑑ư ×số mol không khí

số mol khí lòNhư vậy với lượng khí cấp dư 50% hệ số cấp khí 𝛼 = 1,5, thì lưu lượng không khí cấp vào lò là:

Bảng 3.9 Entalpi của từng thành phần khí Entalpi, kJ/kg (Btu/Ib) ở điều kiện 1atm 25 o C

43.285 (18 609)

98.634 (42 405)

(Nguồn: Nguyễn Văn Phước, Giáo trình Quản lý và xử lý chất thải rắn, NXB

𝑆ố 𝑚𝑜𝑙 𝑘ℎó𝑖 𝑘ℎ𝑖 𝑐ấ𝑝 𝑘ℎí đủ: xét trong trường hợp cấp khí dư 100%

Tính Entalpi của khói lò ở nhiệt độ 538oC (1000oF) khi sử dụng 50% khí dư như sau: Nhiệt lượng của khói lò:

718,7

2371,5× (0,1041 × 23372 + 0,0653 × 16222 + 0,74 × 15613 + 0,0872

× 62628) = 6219,1 𝑘𝐽/𝑘𝑔 Tương tự tính cho các nhiệt còn lại ta có entalpi của khói lò ở các nhiệt độ khác nhau khi sử dụng 50% khí dư

Entalpi khói lò ở các nhiệt độ, khi cấp dư 50%

Nhiệt độ, o C ( o F) Nhiệt lượng khối lò/ khối lượng chất thải (kJ/kg)

Do thành phần chất thải cần đốt không chứa thành phần halogen hữu cơ, nên nhiệt độ cần đốt trên 1050oC, nội suy đường biểu diễn nhiệt lượng (kJ/kg) theo nhiệt độ (oC) Nhiệt lượng cần có của lò Qlò > 11800 kJ/kg

Đường biểu diễn nhiệt lượng (kJ/kg) theo nhiệt độ (oC)

Tuy nhiên nhiệt lượng trung bình của chất thải và nhiên liệu đốt cháy là 24528,36 Giả sử nhiệt thất thoát tối đa là 20%, nhiệt lượng còn lại khi đốt là:

 Tro đáy lò chứa 5% cacnbon không cháy

 Nhiệt độ khí v ào 30o; nhiệt độ tro = 800oC

 Nhiệt dung riêng của tro Ctro = 0,14 kcal/kg.oC = 0,586 kJ/kg.oC

 Ẩn nhiệt hóa hơi của nước r = 580 kcal/kg = 2426,72 kJ/kg

 Thất thoát nhiệt do bức xạ = 0,5% tổng lượng nhiệt đầu vào

 Nhiệt trị của cacbon là 33472 kJ/kg

 Nhiệt trị trung bình của chất thải + nhiên liệu là 24528,36 kJkg

Ta có:

Lượng chất thải + nhiên liệu vào Gct = 2371,5 kg/h

y = 11,012x + 237,4 R² = 0,9997

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000

kJ/kg

o CCấp dư 50%

Tổng lượng tro thu hồi = 182,61 kg/h

Tổng lượng còn lại sau khi đốt = 182,61/0,95 = 192,22 kg/h

Cacbon trong tro không cháy GC không cháy = 192,22 – 182,61 =9,61 kg/h

Lượng hơi H2O: Ghơi nước = Gẩm CT + NL + GH2O + Gẩm kk = 1786,4 kg/h

 Lượng nhiệt thất thoát:

Tổng nhiệt đầu vào

3.1.8 Tính toán thiết kế buồng đốt

3.1.8.1 Thể tích vùng sơ cấp

𝑉𝑠𝑐 =𝑄𝑡 × 𝑎

𝑞𝑣 =

24528,36 × 103× 2371,5318,5 × 103× 3600 = 50,73𝑚

3

Trong đó:

q = (290 – 523).103 (W/m3.h): mật độ nhiệt thể tích buồng đốt từ bảng 3.4/95 – Hoàng Kim Cơ, Tính toán kỹ thuật nhiệt luyện kim Chọn q = 318,5.103 (W/m3.h)

B: lượng nhiên liệu chuẩn sử dụng trong 1h

1kg rác = 0,9359 kg nhiên liệu tiêu chuẩn

R: cường độ cháy của ghi theo Bảng 3.5/95 – Hoàng Kim Cơ, Tính toán kỹ thuật nhiệt luyện kim, chọn R = 120(kg/ m2)

Chiều cao buồng đốt:

𝐻 =𝑉

𝐹 =

50,7319,8 = 2,56𝑚 Chọn H = 3m

: thời gian lưu cháy 2s

Q1050: lưu lượng khói thoát ra trong 1h tại nhiệt độ 1050oC

3.1.9 Thể xây lò và tính toán khung lò

3.1.9.1 Thể xây lò

 Thể xây tường lò

 Nhiệt độ lò: 1050oC

Kích thước lò: L  B  H = 6,6  3  6,5 (m)

Lượng nhiên liệu + chất thải: 2371,5 kg/h

Bảng 3.10 Nhiệt độ làm việc cho phép của một số gạch dùng trong các lò công nghiệp

Tên vật liệu Nhiệt độ làm việc cho phép,

(Nguồn: bảng 4.3/173 – Hoàng Kim Cơ, Tính toán kỹ thuật nhiệt luyện kim)

Dựa vào bảng trên ta chọn gạch Samốt loại A là loại gạch thích hợp để xây tường chịu nhiệt

Theo bảng 4.7 Chiều dày thể xây của lò nung/179 – Hoàng Kim Cơ, Tính toán kỹ thuật nhiệt luyện kim: đối với tường cao hơn 1m chiều dày lớp gạch chịu lửa sử dụng

vật liệu Samốt A nằm trong khoảng 230 – 350 mm

Dựa vào bảng 4.5 hình dạng và kích thước các loại gạch chịu lửa và cách nhiệt thông thường/176 - Hoàng Kim Cơ, Tính toán kỹ thuật nhiệt luyện kim:

Chọn gạch Samốt A có số hiệu H-3 với các thông số:

a  b  c = 100  113  230mm

Thể tích V = 2600 cm3, trọng lượng 4,9kg Tường lò xây dày 330mm, xây phẳng, chiều dày mạch xây  3mm, xây bằng vữa nhão Phía ngoài tường là lớp bông thủy tinh cách nhiệt dày 50mm Gạch và bông thủy tinh được ép vào tấm thép dày 5mm bao bọc

 Thể xây đáy lò

Đáy lò được xây trực tiếp trên móng lò

Đáy lò được xây 2 lớp;

Lớp dưới gạch cách nhiệt Điatomit dày 115mm

Lớp trên gạch Samốt A – H3 dày 230mm

Đáy lò xây phẳng: mạch nhiệt 5mm/m chiều dài

 Cửa tiếp liệu

Cửa tiếp liệu được làm bằng thép tấm (CT3) 5mm cùng loại với thép làm vỏ lò Bên trong thép tấm là lớp cách nhiệt bằng bông thủy tinh, dày 50mm và lớp cách nhiệt Samốt A dày 150mm, xây ép vào thép tấm.Tâm cửa có chừa một lỗ quan sát có đường kính 100 mm Cách trần lò 300mm Kích thước cửa: 500 x 500 mm

 Cửa lấy tro:

Cửa lấy tro có kích thước 500 x 500 mm

Cửa được làm bằng hai lớp thép tấm dày 5mm Giữa hai tấm thép là lớp bông thủy tinh cách nhiệt dày 50mm Cửa vệ sinh buồng thứ cấp Kích thước cửa 500 x 500 mm Cửa được làm bằng hai lớp thép tấm dày 5mm Giữa hai tấm thép là lớp bông thủy tinh cách nhiệt dày 50mm

Cửa dẫn sản phẩm cháy từ buồng đốt thứ cấp ra tháp rửa khí:

Cửa có kích thước 250 x 250, cách trần lò 50 mm