TÂN, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 3.1 Tổng quan và cơ sở lựa chọn tổ hợp SXSH cho ngành giấy tái chế
3.2. Kết quả thực nghiệm khi áp dụng sản xuất sạch hơn cho Cơ sở Trình Đệ
3.2.1 Giới thiệu chung về cơ sở:
• Ngành nghề hoạt động chính của cơ sở là sản xuất giấy thùng carton, theo giấy chứng nhận đăng ký kinh doanh- hộ gia đình cá thể do Ủy ban nhân dân quận Bình Tân cấp vào năm 2006.
• Địa chỉ: 213/11 Mã Lò, phường Bình Đông A, quận Bình Tân.
• Điện thoại : 08.3750 0193.
• Nhà xưởng rộng 2.000m2, số lượng cán bộ công nhân viên là 50 người.
• Cơ sở hoạt động 2 ca/ngày. Mỗi ca 8 giờ. Công suất hoạt động của cơ sở là: Phân xưởng xeo: 6 tấn giấy/ngày.
Phân xưởng sóng: 4482,79 tấn carton/ngày.
Hình 3.1 : Sơ đồ công nghệ sản xuất thùng carton tại cơ sở Trình Đệ Hồ thủy lực Tạp chất lắng 125 kg Hồ lắng Lô sàng Hồ lọc Mền Lô sấy Giấy xeo 1000 kg Dập sóng 3 hoặc 5 lớp Ép + xén khổ Bế thùng Thùng carton thành phẩm Tạp chất nổi 35 kg Nước thải 10 m3 Nước thải 9,2 m3 Giấy xén vụn Giấy xén vụn Carton vụn Gas Giấy mặt Giấy vụn 1300 kg
• Diễn giải sơ đồ công nghệ của cơ sở:
Giấy vụn được phân loại, nước với lượng vừa đủ cho vào hồ thủy lực. Dưới tác dụng của pin nghiền và nhiệt sinh ra do cánh quạt dưới đáy hồ thủy lực làm bột được nghiền nhỏ. Một phần tạp chất có trọng lượng nhỏ được lắng tại đây.
Tất cả lượng bột đó được dẫn tiếp qua hồ lắng. Hồ này có tác dụng lắng tiếp các tạp chất như: cát, đất, đá xuống đáy hồ.
Dung dịch bột được chảy tràn qua hồ sàng. Tại đây, một lần nữa các tạp chất được loại ra khỏi dung dịch bột dưới dạng sàng. Có một thiết bị gạt các tạp chất nổi trên mặt hồ: nilon, băng keo, bọt…ra ngoài.
Tiếp đó, dung dịch bột chảy tiếp qua lô lưới. Một lần nữa lô lưới lọc lại các tạp chất cuối cùng lẫn trong dung dịch bột để bắt bột lên mền.
Mền cuốn bột lên lô sấy, dưới tác dụng của nhiệt cung cấp từ lò hơi, bột chín và khô thành tấm giấy mỏng. Đó là giấy xeo. Công đoạn xeo giấy hoạt động hầu như không sử dụng hóa chất. Nguyên liệu đốt lò hơi tạo nhiệt là than đá antraxit. Chất thải của phân xưởng này đáng lưu tâm nhất cũng như toàn bộ cơ sở là nước thải. Nước thải từ lô ép giấy, nước cùng với chất thải rắn trong quá trình lắng, sàng thải ra với lưu lượng và tải lượng không nhỏ.
Một dao cắt được gắn ở đầu trục cuộn giấy. Nó có tác dụng xén khổ giấy theo quy cách cần thiết. Tại đây, một lượng giấy xeo được xén bỏ lại tuần hoàn cho vào hồ thủy lực nghiền để tái sử dụng như giấy vụn ban đầu.
Giấy xeo sau khi được đóng cuộn, nó là nguyên liệu để sản xuất thùng giấy carton. Cùng với giấy mặt, giấy xeo được ép bằng dàn máy ép tạo thành sóng cho ra thùng carton 3 hoặc 5 lớp. Công đoạn này cũng có chất thải là giấy carton xén vụn. Nó cũng được tái sử dụng như giấy vụn. Gas cung cấp nhiệt để tạo sóng, ép lớp.
Tấm carton được xả theo hình dạng và quy cách thùng carton khác nhau, phế phẩm 10%. Bế thùng là công đoạn cuối cùng để tạo thành thùng carton hoàn chỉnh.
3.2.2 Hiện trạng môi trường của cơ sở:
Môi trường không khí
Trong quá trình sản xuất, bụi phát sinh từ khâu xén giấy, tuy nhiên lượng bụi này phát sinh không nhiều. Các bụi này có kích thước lớn nên dễ sa lắng, không tác động nhiều đến công nhân và môi trường xung quanh.
Khí thải còn phát sinh trong quá trình đốt than cung cấp cho lò hơi. Khí thải của lò hấp đốt than chủ yếu mang theo bụi, CO2, CO, SO2, NO2 do thành phần hóa chất có trong than kết hợp với O2 trong quá trình cháy tạo nên.
Ngoài ra, các khí CO2, CO, SO2, NO2 còn phát sinh từ quá trình hoạt động của các phương tiện xe cộ trong khuôn viên cơ sở. Tuy nhiên, lượng khí thải phát sinh từ hoạt động này không nhiều chỉ tập trung vào đầu hoặc cuối các ca làm việc.
Môi trường nước
Nước thải tạo ra do quá trình rửa bột giấy và xeo giấy có lưu lượng vào khoảng 22m3/ 1 tấn sản phẩm. Trong đó, bao gồm nước thải ra tại hồ lắng là 0,2 m3, hồ sàng là 0,3 m3, mềm là 10m3 và lô lưới là 9,2 m3. Nhưng tại khâu mền thì 10m3 được hồi lưu hoàn toàn. Bên cạnh đó nước rò rỉ từ các ống dẫn nước trong cơ sở.
Ngoài nước thải sản xuất còn có nước thải sinh hoạt từ hoạt động vệ sinh, ăn uống của công nhân. Nước thải sinh hoạt có có chứa các chất cặn bã, các chất lơ lửng (SS), các chất dinh dưỡng (N, P), các chất hữu cơ (BOD, COD) và các vi khuẩn.
Bên cạnh đó còn có một lượng khá lớn nước mưa vào mùa mưa. Nước mưa được quy ước là nước sạch, nhưng nếu nơi chứa nguyên liệu không đúng quy cách, nước mưa sẽ cuốn theo các chất cặn bẩn gây ô nhiễm nguồn nước.
Các hiện trạng môi trường khác
Ô nhiễm nhiệt ở công đoạn xeo giấy và công đoạn dập sóng. Do công nhân đóng cửa lò hơi không chặc nên một lượng hơi thất thoát ra bên ngoài gây ô nhiễm nhiệt trong nhà xưởng.
Ô nhiễm tiếng ồn, do đặc thù của ngành nghề sản xuất nên việc phát sinh tiếng ồn và độ rung do các thiết bị máy móc gây ra trong nhà xưởng là không thể tránh khỏi. Tiếng ồn này nếu công nhân thường xuyên tiếp xúc, về lâu dài có thể ảnh hưởng đến sức khỏe, năng suất lao động của công nhân.
Chất thải rắn thải ra tại cơ sở chủ yếu là chất thải sinh hoạt như: chai, lon nước, thức ăn, thực phẩm thừa… với khối lượng khoảng 25kg/ngày. Ngoài ra có chất thải sản xuất 150 kg/ngày.
3.2.3. Quy trình áp dụng sản xuất sạch hơn tại Cơ sở Trình Đệ
Thiết lập đội sản xuất sạch hơn
Xác định các công nghệ gây lãng phí
• Tại phân xưởng xeo, lượng chất thải ra nhiều do không có công đoạn phân loại giấy vụn đầu vào.
• Nước trắng từ khâu xeo chưa được hoàn lưu hết 100%.
• Bố trí mặt bằng hợp lý hơn để giảm hao phí nguyên liệu từ nơi chứa đến nơi sử dụng, tiết kiệm được chi phí nhân công.
• Trong quá trình sản xuất, giấy phế phẩm quá nhiều, để khắc phục vấn đề này nên chỉnh kích thước lô cho phù hợp với quy cách cần sử dụng.
• Người vận hành lò hơi không tốt gây nên sự thất thoát hơi.
• Rò rỉ đường ống dẫn nước, gây thất thoát một lượng nước lớn và làm cho chi phí tiền điện hàng tháng tăng cao.
• Không có hệ thống thu hồi sợi.
• Nước cấp cho lò hơi không qua xử lý nên gây nguy hiểm trong quá trình vận hành.
Hình 3.2: Rò rỉ hơi tại các van của lò hơi Hình 3.3: Nguyên liệu đầu vào không được phân loại
Xác định cân bằng vật chất
• Cân bằng vật chất sơ bộ
Cân bằng vật chất sơ bộ ở phân xưởng xeo.
Cân bằng vật chất ở phân xưởng xeo thể hiện ở bảng 3.3
Bảng 3.3: Cân bằng vật chất tại phân xưởng xeo của cơ sở Trình Đệ
Đầu vào Đầu ra
Loại nguyên liệu Lượng vào
( kg/tháng) Loại sản phẩm Lượng ra (kg/tháng)
Giấy vụn các loại 202.800 Giấy xeo 156.202
Than đá 21.875 Xỉ lò 9.360 Rác thải sản xuất 26.520 Phế phẩm 8.508 Bột thu hồi 10.920 Tổng vào 244.675 Tổng ra 211.852 Tổng vào-tổng ra = 244.675 – 211.852 = 33.093 (kg/tháng)
Cân bằng vật chất sơ bộ ở phân xưởng sóng
Cân bằng vật chất ở phân xưởng sóng được nêu trong bảng 3.4
Bảng 3.4: Cân bằng vật chất tại phân xưởng sóng của cơ sở Trình Đệ
Đầu vào Đầu ra
(kg/tháng)
Giấy xeo 156.202 Carton tấm 3.667.743
Giấy mặt+ giấy đáy 21.875 Phế phẩm (carton) 4.072
Bột mì 94.600
Tổng vào 4.076.070 Tổng ra 4.075.270
Tổng vào- tổng ra = 4.076.070 – 4.075.270= 800 (kg/tháng)
Đánh giá sự mất cân bằng vật chất: Để đánh giá sự mất cân bằng vật chất tại các xưởng thể hiện ở bảng 3.5
Bảng 3.5: Đánh giá sự mất cân bằng vật chất
Phân xưởng Đầu vào- đầu ra (kg/tháng)
Nguyên nhân
Sóng 800 Nước bốc hơi trong quá trình
ép tạo sóng
Xeo 33.093
- Quá trình vận chuyển nguyên vật liệu bị rơi a4i dọc đường
- Chất bột lọt lưới theo chất thải ra ngoài.
- Than đá biến đổi thành nhiệt năng
Cân bằng năng lượng
Cân bằng năng lượng cho lò hơi:
Lượng nhiệt tỏa ra do đốt cháy than đá: Q = η x Qct
t x Gthan
Trong đó:
Gthan: lượng nhiên liệu đốt cháy trong 1 giờ, Gthan = 220kg/h
Qctt : Nhiệt trị thấp của nhiên liệu công tác được tính theo công thức của Mendeleep.
η : Hệ số kể đến sự cháy của nhiên liệu. có thể chọn η = ( 0,9-0,97) Qctt = 339Cd + 1256 Hd + 108.8( Od – Sd) – 25.1 (Wd -9 Hd)
Với Cd, Hd, Od, Sd, Wd, Hd là thành phần sử dụng của C, H, O, S và độ ẩm của than đá. Thành phần hữu cơ của than đá như sau:
Ch = 77,92% Hh = 4,33 % Oh = 16,25 % Nh= 1% Và thành phần sử dụng: Sd = 1,25% Ad = 14,42 % Wd= 7,28 %
Dùng hệ số chuyển đổi từ thành phần hữu cơ sang thành phần sử dụng mới tính toán được. Công thức chuyển đổi như sau:
X cđ = k*x Trong đó:
• K: hệ số chuyển đổi (Bảng 1-1: hệ số chuyển đổi giữa nguyên liệu rắn và lỏng- Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp- NXB Khoa học & kỹ thuật Hà Nội, 1995) • K = [ 100- (Sd + Ad + Wd ) ] / 100 = [ 100 –( 1,25 + 14,42 + 7,28 )]/100= 0,77 Từ đó có: Cd= Ch * 0,77= 77,92* 0,77 = 60,04 % Hd= Hh * 0,77= 4,33 * 0,77 = 3,72% Od= Oh* 0,77= 16,25* 0,77= 12,52 % Nd= 0,77* Nh= 0,77* 1= 0,77% Nhiệt trị thấp nhất của than đá là:
Qctt = 339Cd + 1256 Hd - 108.8( Od – Sd) – 25.1 (Wd +9 Hd)
= 339* 60,04 + 1256* 3,72 – 108,8 ( 12,52 – 1,25)- 25,1 (7,28 + 9* 3,72) = 21413,425 (KJ/ kg)
Vậy nhiệt trị thấp nhất của than đá là Qctt = 21413,425 KJ/ kg
Dòng năng lượng đầu vào:
• Lượng nhiệt tỏa ra khi đốt than đá:
Q = η x Qct
t x Gthan
= 0,9 * 21413, 425 * 140
= 2698091(KJ/kg) = 2698 (KJ/ tấn) Trong đó:
+ Gthan: lượng nhiên liệu đốt cháy trong 1 giờ, Gthan = 140 kg/h. + Qct
t: Nhiệt trị thấp của nhiên liệu công tác được tính theo công thức Menddêleeep. + η : Hệ số kể đến sự cháy của nhiên liệu, có thể chọn η = ( 0,9-0,97), chọn η = 0,9
• Nhiệt lượng không khí đầu vào ở 200C:
Q = Gkk * Ckk * t20
= [ (Vkk vào/ 22,2) *29] * 1 * 20 = [ ( 1022/22,4)* 29] *1*20
= 26462 (KJ/kg) = 26,462 (KJ/tấn) Với:
• Gkk: khối lượng không khí đầu vào, Gkk = (Vkk vào/ 22,2) *29 (kg) • Khối lượng riêng của than đá ρ=730(kg/m3)
• Gthan: khối lượng than, Gthan = 140 kg/h.
Trong đó Vkk = Gnl* ρ* thể tích không khí vào (10 m3) = 140*730*10= 1022 m3
• Ckk: nhiệt dung riêng của không khí, Ckk = 1 (KJ/kg.độ);
• T20: nhiệt độ hơi đầu ra 200C.
Dòng năng lượng đầu ra:
Qsp=Ghơi* Chơi*t183 = 1500*4,417*183 = 1212466 (KJ/kg) =1212, 466 (KJ/tấn) Với:
- Ghơi: khối lượng hơi, Ghơi= 1500 kg/h
- Chơi : nhiệt dung riêng của hơi, Chơi= 4,380 (KJ/kg.độ); - T183: nhiệt độ hơi đầu ra
• Năng lượng khí thải:
Qthải = Vkk* ithải = 1022*183,92
= 187966 (KJ/kg) = 187,966 (KJ/tấn) Với:
- Vkk: thể tích không khí thoát ra (m3);
- ithải: entanpi của khí thải, ithải = C*t = 1,8* 183= 329 (KJ/m3) Trong đó:
- Chơi= 1,8 KJ/kg.độ
- T= 1830C :nhiệt độ khí thải
Cân bằng năng lượng:
Tổng năng lượng đầu vào: Qvào= 2698 + 26,462 = 2724, 584 (KJ/tấn). Tổng năng lượng đầu ra: Qra= 1212,466 + 187,966 = 1400 (KJ/tấn). Năng lượng tổn thất: Qtt = Qvào - Qra= 2724,584-1400= 1324,426 (KJ/tấn).
Nguyên nhân tổn thất năng lượng: do bức xạ nhiệt, truyền nhiệt qua thành lò, đối lưu không khí qua các cửa lò, xả thải giảm áp suất lò, truyền nhiệt do không đóng chặt cửa lò hơi…
Năng lượng tổn thất chiếm: (1324,426*100%)/ 2698= 49%
Đề xuất các giải pháp sạch hơn cho cơ sở
Bảng 3.6. Đề xuất các giải pháp sạch hơn cho cơ sở Trình Đệ
Các khía cạnh sản xuất sạch hơn
Các đề xuất sản xuất sạch hơn
Mục đích
Thay đổi nguyên vật liệu đầu vào
1. Thay giấy vụn bằng bột tre Chi phí đầu vào rẻ hơn, chất lượng giấy cao hơn
2. Thay than đá kích thước nhỏ bằng than đá có kích thước to hơn.
Giảm hao phí than lọt vỉ
Thay đổi công nghệ
3. Thay lò hơi mới với hiệu suất cao hơn
- Tiết kiệm nhiên liệu đốt. - Giảm bức xạ nhiệt 4. Trang bị xe nâng để vận
chuyển nguyên vật liệu
Giảm chi phí nhân công và thời gian
5. Xây dựng bể chứa nước để cung cấp nước cho phân xưởng sóng
Tiết kiệm điện, giảm chi phí xử lý nước thải
Sửa đổi, cải tiến thiết bị
6. Điều chỉnh khổ lô lưới hợp với quy cách sử dụng
Giảm tỷ lệ giấy phế phẩm 7. Thay vỉ lò hơi Giảm hao phí than, giảm xỉ lò
hơi 8. Lắp đặt thiết bị kiểm soát nhiệt trong lò hơi
Tiết kiệm nhiên liệu than Kiểm soát quá trình sản xuất
tốt hơn
9. Theo dõi chặt chẽ khâu quấn và định hình giấy
Giảm tỷ lệ giấy phế phẩm 10. Phân loại nguyên liệu đầu
vào
- Giảm chi phí xử lý chất thải rắn
- Giảm chi phí bảo dưỡng động cơ nghiền.
- Chủ động phân loại chất lượng giấy đầu vào.
- Giảm chi phí xử lý nước thải
Công tác quản lý nội vi tốt 11. Thông thoáng nhà xưởng tốt hơn
Giảm ô nhiễm và các chi phí thắp sáng, làm mát…
12. Khóa chặt các vòi nước khi không sử dụng
Tiết kiệm nước, tiết kiệm điện năng
13. Tắt các thiết bị điện khi không cần thiết
Tiết kiệm điện
14. Bố trí lại mặt bằng cơ sở - Giảm hao phí vận chuyển - Giảm hao phí vật liệu rơi vãi dọc đường khi vận chuyển.
- Tiết kiệm thời gian và chi phí nhân công.
15. Thay các đoạn ống bị rò rỉ Giảm chi phí 16. Thay khóa mới cho cửa lò
hơi, đóng chặt cửa lò hơi
Giảm hao phí nhiên liệu than, giảm thất thoát hơi.
17. Xây dựng kho chứa nguyên liệu đầu vào
Giảm hao phí nhiên liệu than 18. Bọc hệ thống dây điện
bằng ống nhựa cách điện
An toàn trong sản xuất Tái sử dụng hoặc thu hồi tại
chỗ
19. Tuần hoàn toàn bộ nước thải của phân xưởng xeo
Giảm chi phí xử lý nước thải 20. Tận thu lượng gas thừa sử
dụng cho sinh hoạt
Tiết kiệm gas
Sản phẩm phụ 21. Xỉ lò dùng trải đường Giảm chi phí xử lý xỉ lò
Đánh giá sơ bộ các mặt của các giải pháp sản xuất sạch hơn:
• Đánh giá về mặt kinh tế
Việc đánh giá dựa trên quyết định của người đại diện công ty có chấp nhận hay không. Tính khả thi về mặt kinh tế được đánh giá theo 03 cấp độ: cao, trung bình, thấp tùy thuộc vào thời gian hoàn vốn tương ứng với dưới 1 năm, từ 1-10 năm và lớn hơn 10 năm.
Khi phân tích tính khả thi về kinh tế ta có thể sử dụng các phương pháp như phương pháp tỷ số quay vòng vốn nội bộ, phương pháp tính giá trị hiện tại…các phương pháp trên tích hợp với các phương pháp cần đầu tư nhiều vốn, các giải pháp đầu tư ít vốn chỉ cần phương pháp tính thời gian hoàn vốn.
Bảng 3.7- Đánh giá tính khả thi về mặt kinh tế các giải pháp sản xuất sạch hơn
Giải pháp sản xuất sạch hơn
Đầu tư ban đầu (triệu VNĐ) Tiết kiệm (triệu VNĐ/năm) Thời gian hoàn vốn (năm) Tính khả thi
Thay đổi nguyên vật liệu đầu vào
1. Thay giấy vụn bằng bột tre
Không định lượng
Không định lượng Trung bình 2. Thay than đá
cục nhỏ bằng than đá cục to
0 9,2 0 Cao
Thay đổi công nghệ
3. Thay lò hơi với hiệu suất cao hơn
500 Không định lượng >1 Thấp
4. Trang bị xe nâng vận chuyển nguyên vật liệu
220 Không định lượng <1 Trung bình
5. Xây dựng bể