Công suất xử lý chất thải y tế nguy hại theo thiết kế của lò đốt DEMONEGO là 125 kg /giờ. Theo kế hoạch sản xuất, bảo dưỡng và sửa chữa lò đốt hoạt động 3 ca liên tục 7 ngày và nghỉ bảo dưỡng 3 ngày, trong tháng lò hoạt động 21 ngày và nghỉ bảo dưỡng sửa chữa 9 ngày. Vậy trung bình trong tháng lò hoạt động 504 giờ. Công suất xử lý trung bình trong tháng là: 63.000 kg/tháng.
Bảng 4.1. Khối lượng chất thải y tế được đốt và số giò vận hành của lò đốt các tháng trong năm 2015 ĐVT: Tấn Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Giờ vận hành 504 424 592 579 587 428 495 503 492 490 496 495 Chất thải y tế 98,80 78,03 111,60 106,98 108,42 80,62 90,46 97.90 89,48 86.90 90.89 90.67
Theo tổng hợp khối lượng chất thải y tế đưa vào xử lý (2015)
Từ bảng trên cho thấy số giờ hoạt động của lò đốt trong các tháng 3, 4, 5 là vượt quá theo kế hoạch sản xuất, do khối lượng chất thải y tế đưa vào xử lý tăng. Các tháng còn lại có số giờ vận hành ít hơn hoặc bằng so với kế hoạch sản xuất, bảo dưỡng, sửa chữa đảm bảo thời gian vận hành liên tục và thời gian nghỉ để bảo dưỡng sửa chữa. Khối lượng chất thải y tế xử lý tại lò đốt ít nhất ở tháng 2 là 98,8 tấn lò đốt cần 424 giờ để tiêu hủy. Vậy lò phải hoạt động với công suất là 230 kg/giờ gấp 1,84 lần công suất thiết kế và nhiều nhất là tháng 3 là 111,6 tấn lò hoạt động trong 592 giờ, công suất là 188.5 kg/ giờ gấp 1,51 lần công suất thiết kế.
4.3.HIỆN TRẠNGÁP DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỐT CHẤT THẢI RẮN Y TẾĐANG ÁP DỤNG TẠI XÍ NGHIỆP XỬ LÝ RÁC THẢI Y TẾ TÂY MỖ- TỪ LIÊM- HÀ NỘI
Hiện tại xí nghiệp đang áp dụng chung hệ thống lò đốt chất thải rắn y tế nguy hại DEMONEGO công suất xử lý 125 kg/h. Công nghệ xử lý là công nghệ nhiệt phân. Công nghệ nhiệt phân là một công nghệ tiên tiến, có nhiều ưu điểm so với các công nghệ đốt khác như: đốt cháy triệt để, nhiệt độ cháy cao, làm giảm đáng kể lượng bụi phát sinh trong quá trình đốt và hiệu quả xử lý chất ô nhiễm rất cao. Quá trình đốt chất thải trong lò nhiệt phân xảy ra như sau:
Rác thải y tế được đưa vào buồng đốt sơ cấp [I]. Dàn đốt (1) gia nhiệt buồng đốt sơ cấp. Nhiệt độ buồng sơ cấp sẽ tăng dần từ nhiệt độ thường đến nhiệt độ 300oC là nhiệt độ khi quá trình nhiệt phân xảy ra ổn định và từ từ tăng lên cho đến 900oC khi phân hủy hoàn toàn rác thải. Chất hữu cơ bay hơi cùng với khí cháy được hút qua buồng đốt thứ cấp [II]. Tại đây nhờ dàn đốt (2), nhiệt độ buồng đốt thứ cấp được nâng lên tới 1.050oC¸ 1.100oC sẽ đốt cháy hoàn toàn các chất hữu cơ. Khí thải từ lò đốt sẽ đi qua bộ trao đổi nhiệt (giải nhiệt) [III] để tận dụng nhiệt cấp cho không khí cấp buồng thứ cấp (nhằm tiết kiệm năng lượng) và sau đó tiếp tục đi qua reactor [IV]. Trong reactor [IV], dưới tác dụng của xúc tác khử GC-4R quá trình khử NOx thành nitơ phân tử xảy ra nhanh chóng; Đồng thời, dưới tác dụng của xúc tác oxi hóa GC-4O các chất hữu cơ còn sót lại và CO sẽ được oxi hóa triệt để thành hơi nước và CO2. Sau đó khí thải tiếp tục được đưa đi xử lý ở tháp xử lý ướt [V], tại đây các khí axit và bụi được xử lý hoàn toàn nhờ bơm [VII] bơm dung dịch hoá chất tuần hoàn. Cuối cùng, khí thải được hút bằng quạt [VI] và xả ra ngoài qua ống khói
Tiếp nhận chất thải Xử lý sơ bộ, phối trộn chất thải Thực hiện đốt chất thải y tế Xử lý khói lò đốt
Than hoạt tính Tro, xỉ xử lý sơ bộ Hóa
chất Nước thải Bùn cặn Hóa rắn tro xỉ
Xử lý tách lọc nước thải Cát lọc sau quá trình xử lý nước Hồ điều hòa, tuần hoàn Lưu trữ an toàn có kiểm soát Gia nhiệt
4.3.2. Khảo sát các thông số kỹ thuật và cấu tạo lò đốt chất thải y tế hiện được áp dụng được áp dụng
Lò đốt chất thải y tế DEMONOGO công suất thiết kế 125 kg/giờ. Lò đốt được dựa trên cơ sở áp dụng nguyên lý đốt tối đa thông qua hai buồng đốt sơ cấp và thứ cấp.
Thông số kỹ thuật
và cấu tạo Đặc tính lò đốt Hiện trạng
Ký hiệu lò đốt Lò đốt DEMONEGO - 125 - Công suất 125 kg/giờ
Chế độ vận hành Tự động, bán tự động Bán tự động Nhiên liệu đốt Dầu DO
Công nghệ đốt
Đốt đa vùng: Lò đốt gồm buồng đốt sơ cấp đốt trực tiếp chất thải y tế nguy hại ở nhiệt độ 700oC – 850oC, buồng đốt thứ cấp tiếp tục đốt các khí sinh ra từ buồng đốt sơ cấp ở nhiệt độ 950oC – 1050oC.
-
Nhiệt độ bên ngoài vỏ lò < 60oC 90oC Nhiệt độ khí thải ra môi trường < 180 oC 210oC Hệ thống cấp gió
Cung cấp gió trực tiếp vào buồng đốt sơ cấp và thứ cấp. Lưu lượng gió được điều chỉnh bằng các van điều khiển.
Không hoạt động
Tiêu hao nhiên liệu 0,5 lít/kg rác thải 1,2 lít/kg rác thải
Tiêu hao điện 20-35 KWh 35 KWh
Kích thước lò đốt Kích thước các chiều (dài x rộng x cao): 4.515 mm x 2.220 mm x 4.715 mm. Thể tích thực lò đốt: 3,88 m3.
-
Buồng sơ cấp
-Thể tích 2,68 m3
-Vật liệu: Toàn bộ buồng đốt sơ cấp: từ khung lò, tôn xung quanh, cửa lò, nóc lò, cửa nạp rác, đế bao quanh lò đều được chế tạo bằng thép CT3
-Vật liệu chịu nhiệt: Gạch chịu lửa samot A, gạch xốp cách nhiệt, tấm cách nhiệt, bê tông chịu lửa, bông gốm bảo ôn,…
- Nền lò: Kết cấu bê tông đá, hố thu tro lò đốt sử dụng xe tro để vận chuyển tro từ đáy buồng sơ cấp ra ngoài .
Thông số kỹ thuật
và cấu tạo Đặc tính lò đốt Hiện trạng
Nhiệt độ buồng sơ cấp: ≥ 700oC
Buồng thứ cấp
- Thể tích : 1,2 m3
- Vật liệu: từ khung lò, vỏ xung quanh, nóc lò được chế tạo bằng thép CT3.
-Vật liệu chịu nhiệt: Gạch chịu lửa samot, gạch xốp cách nhiệt, tấm cách nhiệt, bê tông chịu lửa, bông gốm bảo ôn,…
- Nhiệt độ buồng thứ cấp từ 1.050oC - 1.200oC
Thời gian lưu cháy ≥2 giây 1.5 giây
Thành lò
Được xây bằng gạch sa mốt A với bề dày 40 cm tiếp theo được lót lớp bê tông cách nhiệt dày 5-7 cm, nên nhiệt không truyền ra ngoài vỏ lò, không bị tổn thất nhiệt, đảm bảo an toàn lao động.
Không có lớp bông cách nhiệt
Ghi lò Bằng gang -
Vỏ lò Vỏngoài làm bằng thép CT3, thép không rỉ bề dày 3mm
Nhiều chỗ bị phồng do nhiệt nhiệt độ thoát ra ngoài vỏ lớn và không có lớp bông bảo ôn
Vật liệu chịu nhiệt Gạch sa mốt A, gạch cao nhôm chịu được nhiệt độ 1650oC - Mỏ đốt buồng sơ cấp
(đốt rác) Gồm 2 mỏ đốt Đ1& Đ2.
Hoạt động không ổn định, béc phun dầu không tơi, thường xuyên bị tắc Mỏ đốt buồng thứ
cấp (đốt khói): Gồm 1 mỏ đốt Đ3.
Hoạt động không ổn định, béc phun dầu không tơi, thường xuyên bị tắc
Hệ thống tháo tro Tro xỉ được đưa từ trong buồng đốt ra ngoài qua ghi lò xuống xe gom.
Thường xuyên bị trục trặc do thủy tinh nóng chảy kết thành tảng mắc vảo xích tải
Ống By-pass Có chiều dài 8.150 mm, Đường kính ống d=1.076 mm Chiều cao đỉnh ống khói By – pass là 15m. sử dụng trong trường hợp
Thông số kỹ thuật
và cấu tạo Đặc tính lò đốt Hiện trạng
sự cố lò, hoặc áp suất các buồng đốt quá lớn, xả khí thải trực tiếp để giảm nguy cơ nổ
Hệ thống xử lý khí thải
Bộ giải nhiệt
Bộ giải nhiệt bằng không khí. Không khí được quạt cao áp thổi vào bên trong khoảng cách giữa bộ trao đổi nhiệt ống lồng ống. Không khí được sấy nóng rồi cấp cho buồng đốt sơ cấp và thứ cấp. khói lò bị giảm nhiệt độ
Cấu tạo : gạch chịu lửa, thép CT3, ống trao đổi nhiệt chịu nhiệt,…
Khói lò đi bên trong ống trao đổi nhiệt. nước đi bên ngoài ống trao đổi nhiệt. Tại đây xảy ra quá trình trao đổi nhiệt, nhiệt từ khói lò truyền sang nước qua thành ống trao đổi nhiệt.
Tháp hấp thụ
Vật liệu chế tạo bằng thép SUS 304, CT3,
Gồm 2 tháp.Tháp hấp thụ 1 có dạng hình trụ với chiều cao 4.633 mm, đường kính thực Φ1.800 mm. Tháp hấp thụ 2 có dạng hình trụ với chiều cao 6.217 mm, đường kính thực Φ2.000 mm. Tháp hấp thụ 1 khí thải và dung dịch hấp thụ đi từ trên xuống dưới. với tháp hấp thụ 2 Khí thải được đưa từ dưới lên, dung dịch hấp thụ được phun từ trên xuống. Trong tháp hấp thụ có thể bố trí thêm một số vật liệu như sứ để tăng bề mặt tiếp xúc giữa khí thải và dung dịch hấp thụ, tăng hiệu quả quá trình hấp thụ khí thải
Ống khói Chiều cao 20 m, đường kính 800mm làm bằng vật liệu bằng thép SUS 304 Chiều cao 15 m
4.3.3. Hiện trang công tác vận hành hệ thống đốt
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã thực hiện theo dõi ngẫu nhiên 05 đợt đốt để đánh giá hiện trạng và xác định nguyên nhân ảnh hưởng tới hiệu quả quả quá trình đốt. Kết quả đánh giá được trình bày dưới đây.
Chất thải chỉ được tiếp nhận từ bộ phận vận chuyển và và đưa vào bảo ôn bằng kho lạnh.
Công đoạn gia nhiệt:
Nhiệt độ trong lò với nhiệt độ môi trường tính trung bình là 30oC. Bật hai mỏ đốt Đ1&Đ2 của buồng đốt sơ cấp, áp suất phản áp từ 8- 15 Kg/cm2. Theo dõi bộ đồng hồ thể hiện nhiệt độ để điều chỉnh trong khoảng 3h đấu từ khi mỏ đốt hoạt động nhiệt độ tăng tương ứng 100oC/1h (3h~ 300oC).
Từ giờ thứ 4 bật tiếp mỏ đốt ở buồng đốt thứ cấp để tăng nhiệt độ theo biểu đồ:
- Nếu nghỉ lò dưới 2 tuần thực hiện gia nhiệt theo biểu đồ đường số 1, từ giờ thứ 3 đến giờ thứ 6 tăng nhiệt độ trong lò từ 300oC đến 800oC (3h~ 500oC).
- Nếu nghỉ lò trên 2 tuần dưới 1 tháng thực hiện gia nhiệt theo biểu đồ đường số 2, nhiệt độ tăng tương ứng 100oC/1h.
Biểu đồ dưới đây mô tả quá trình gia nhiệt của lò đốt qua sát được trong thời gian nghiên cứu.
400oC 800oC 700oC 600oC 500oC 300oC 200oC 100oC 30oC Nghỉ 2 tuần Nghỉ 1 tháng 2 1 Nhiệt độ
Quá trình gia nhiệt của lò đốt chất thải y tế từ nhiệt độ môi trường đến nhiệt độ 800oC thì tiến hành đốt chất thải y tế mất từ 6-8 giờ, tính trung bình mất 375- 500 lít dầu DO cho công đoạn này.
Thực hiện đốt chất thải y tế
- Nạp rác:
Về mặt nguyên tắc trước khi đưa vào hệ thống đốt chất thải cần được phân loại và trộ theo tỉ lệ khuyến cáo để đạt được nhiệt trị đốt cao nhất tuy nhiên, chất thải hoàn toàn không được xử lý sơ bộ và phối trộn khi thực hiện đốt. Quá trìnhcấp nạp bằng thủ công qua cửa cấp liệu. Chu kỳ nhiệt phân tối ưu trong lò, khoảng 10 phút cấp rác vào lò 1 lần với lượng rác khoảng 1/6 lượng rác đốt trong 1h đảm bảo phân phối đều lượng rác cấp vào lò đốt đạt công suất định mức. Kết quả theo dõi về thành phần rác thải y tế được đưa vào lò đốt trong công đoạn này cho thấy tại các lần nạp rác có sự thay đổi theo các lần nạp. Điều này cho thấy công đoạn nạp hoàn toàn không có sự phân loại và phối chộn tỉ lệ thành phấn rác thải để đạt được hiệu suất đốt cao nhất. Hơn nữa có sự biến động lớn về lượng chất thải và độ ẩm của rác thải trong quá trình nạp. Quan sát khí thải pháp sinh từ ống khói thường có màu đen, xám, điều này có thể phỏng đoán rằng nhiệt độ đạt được tại các buồng đốt sơ cấp và thức cấp không đạt được nhiệt độ thiết kế là 750 - 900oC tại buồng đốt sơ cấp và 1100 – 1200 oC tại buồng đốt thứ cấp.
Bảng 4.2. Khối lượng và thành phàn chất thải y tế đem đốt tại các lần nạp Lần nạp rác Khối lượng nạp (Kg) Thàn phần chất thải y tế đem đốt Độ ẩm % Màu khói thải
1 45 Bông băng, gạc, chai lọ nhựa 65 Màu xám 2 56 Khẩu trang, găng tay y tế, chai lọ thủy tình 27 Màu xám đen 3 62 Chi lọ thủy tinh, bơm kim tiêm, dây truyền 18 Màu xám
4 32 Bông băng, gạc, áo mổ 50 Màu đen
5 78 Chất thải giải phẫu, chai lọ thủy tinh 60 Màu đen Nguồn: theo dõi thực tế tại Xí nghiệp qua 5 lần nạp khác nhau
-Buồng đốt sơ cấp:
Buồng đốt sơ cấp được gia nhiệt bằng Diesel (DO) nhằm bổ sung và duy trì nhiệt độ nhiệt phân của rác trong buồng đốt sơ cấp từ 750 – 900oC. Dưới tác
dụng của nhiệt, diễn ra các quá trình phân hủy nhiệt các chất thải thành thể khí qua các giai đoạn: bốc hơi nước – nhiệt phân – oxy hóa một phần các chất cháy.
Bảng4.3. Biến động nhiệt độ buồng đốt sơ cấp Lần nạp rác Khối lượng nạp (Kg) Thành phần chất thải y tế đem đốt Nhiệt độ (oC) Thời gian đo 10 phút sau khi nạp rác Màu khói thải
1 45 Bông băng, gạc, chai lọ nhựa 650 10 Màu xám 2 56 Khẩu trang, găng tay y tế, chai
lọ thủy tình 770 10
Màu xám đen 3 62 Chi lọ thủy tinh, bơm kim tiêm,
dây truyền 700 10 Màu xám
4 32 Bông băng, gạc, áo mổ 650 10 Màu đen 5 78 Chất thải giải phẫu, chai lọ
thủy tinh 560 10 Màu đen
Nguồn: Theo dõi thực tế tại Xí nghiệp qua 5 lần nạp khác nhau
Kết quả cho thấy, tại công đoạn gia nhiệt nhiệt độ tối thiểu của buồng đốt đạt được là 300oC. Tuy nhiên khi nạp rác vào lò do sự biến động về thành phần và độ ẩm của rác thải cho thấy nhiệt độ cực đại đạt được trong lò đốt biến động liên tục. Cho thấy hiện tượng mất nhiệt sảy ra sau mỗi lần nạp rác. Nhiệt độ cực đại đo được tại lò là 770oC và cực tiểu là 550oC. So sánh nhiệt độ này với nhiệt độ quy định trong QCVN về lò đốt chất thải (900oC) là không đảm bảo quy định về vận hành lò.
- Buồng đốt thứ cấp:
Khi nhiệt phân từ buồng đốt sơ cấp chuyển lên buồng đốt thứ cấp có chứa các chất có nhiệt năng cao (CO, H2, CnHn...), tại đây các chất cháy được đốt cháy hoàn toàn tạo thành khí CO2 và H2O nhờ lượng oxy trong không khí cấp và nhiệt độ cao.. Kết quả đo đạc nhiệt độ cực đại sau 16 phút tại buồng đốt thứ cấp trình bày trong bảng dưới đây.
Bảng 4.4. Nhiệt độ cực đại đo đạc được tại buồng đốt thức cấp Lần nạp rác Khối lượng nạp (Kg) Thành phần chất thải y tế đem đốt Nhiệt độ (oC) Thời gian đo 10 phút sau khi nạp rác Màu khói thải
1 45 Bông băng, gạc, chai lọ nhựa 850 16 Màu xám 2 56 Khẩu trang, găng tay y tế, chai lọ
thủy tình 970 16
Màu xám đen 3 62 Chi lọ thủy tinh, bơm kim tiêm,
dây truyền 800 16 Màu xám
4 32 Bông băng, gạc, áo mổ 850 16 Màu đen 5 78 Chất thải giải phẫu, chai lọ thủy tinh 760 16 Màu đen
TB 846
Nguồn: Theo dõi thực tế tại Xí nghiệp qua 5 lần nạp khác nhau
Nhiệt độ cực đại trung bình đạt được tại buồng đốt thứ cấp là 846oC, cho thấy không đảm bảo QCVN của lò đốt từ 1050oC – 1200oC. Với nhiệt độ không đảm bảo và thời gian lưu khí trong buồng đốt thấp, sẽ dẫn tới khả năng tiêu hủy không hoàn toàn các chất thải độc hại, đặc biệt là Dioxin, Furans và mùi.