3.4. Công trình, biện pháp lưu giữ, xử lý chất thải nguy hại
3.4.2. Công trình xử lý chất thải nguy hại
A. CÁC HỆ THỐNG XỬ LÝ CHẤT THẢI NGUY HẠI ĐÃ ĐƯỢC CẤP PHÉP TẠI GIẤY PHÉP XỬ LÝ CHẤT THẢI NGUY HẠI
3.4.2.1. Lò đốt chất thải nguy hại a) Chức năng
Thiêu hủy các loại CTNH ở cả 3 dạng rắn, lỏng, bùn không tái chế hoặc tái sử dụng được, có khả năng cháy bằng phương pháp đốt hai cấp ở nhiệt độ cao
b) Quy mô, công suất
- Công suất: 1.500 kg/giờ - Chiều cao ống khói: 22,5 m
- Kích thước giới hạn: Dài x rộng x cao = 6m x 2,8m x 4m - Tải trọng: lò nặng 40 tấn
c) Thiết kế, kỹ thuật, công nghệ
Đặc điểm kỹ thuật lò đốt được trình bày tại bảng sau:
Bảng 3.8 Đặc điểm kỹ thuật của lò đốt CTNH 1500 kg/giờ
STT Nội dung Xuất
xứ Đặc điểm kỹ thuật Số lượng
Ghi chú 1 Nhiệt trị trung bình 3.500Kcal/kg
2 Độ ẩm rác đưa vào lò ≤ 20%
3 Nhiên liệu đốt Dầu D.O (Diesel)
Công suất: 50 – 120lít/h 4 Điện áp sử dụng 400V, 3pha, 50Hz 230V,
1pha, 50Hz 5 Thời gian vận hành 24 giờ/ngày 6 Thời gian lưu khí (giây) ≥2 giây
7 Chế độ làm việc Hoàn toàn tự động và bán tự động
8 Buồng đốt sơ cấp. VN Thép bọc gạch chịu lửa 01 9 Buồng đốt thứ cấp sơn 02
lớp. VN Thép bọc gạch chịu lửa 02
10 Béc đốt sơ cấp FBR – Italy
Công suất: 20 – 50Kg/h
Làm việc 02 cấp 02 bộ 11 Béc đốt thứ cấp FBR –
Italy
Công suất: 20 – 50Kg/h
Làm việc 02 cấp 02 bộ 12 Cách thức đốt rác ở
buồng sơ cấp
Đốt trên ghi tĩnh, có hệ
thống đảo trộn 03 bộ
13
Hệ thống nạp rác hai chế độ (tự động và bán tự động)
Bằng cơ cấu cơ khí
Làm việc theo chương trình PLC
01 bộ
14 Phương pháp nhập rác vào buồng đốt sơ cấp
Cấp rác tự động bằng cơ
khí, từ phía trên, đầu lò. 01 bộ 15 Vật liệu chế tạo khung
chịu lực buồng đốt sơ cấp
Nhập ngoại
Thép SS400/ Ct3 (Tổ hộp từ thép hình và thép tấm) 01
16
Vật liệu chế tạo khung chịu lực buồng đốt thứ cấp
Nhập ngoại
Thép định hình I150,
U120 01
17 Ghi Lò VN Bằng gang chịu nhiệt 01
18 Hệ thống lấy tro VN Bằng băng tải xích làm
việc tự động 01
19 Quạt cấp khí cho buồng
sơ cấp + thứ cấp. VN Quạt trong áp: 5HP 03 bộ 20 Xử lý khí thải
21 Quạt hút
VN – Vật liệu nhập ngoại
Quạt hút: 75 HP.
Q = 60.000m3/h H = 250 mmH2O
01 bộ
Vật liệu chế tạo:
Inox.
22 Ống khói
VN – vật liệu nhập ngoại
- Vận tốc khí phụt ra khỏi ống khói: v = 15m/s
- Đường kính ống khói:
D= 950mm.
- Chiều cao ống khói H = 22,5m
- Nhiệt độ khói thải T ≤ 1800C
01 ống
23 Hệ thống điều khiển
VN – Linh kiện nhập ngoại
- Điều khiển cấp rác vào buồng sơ cấp.
- Điều khiển quá trình đảo trộn rác trong buồng sơ cấp.
- Điều khiển nhiệt độ buồng sơ cấp, thứ cấp.
- Điều khiển quá trình tháo tro.
- Điều khiển độ pH dung dịch hấp thụ.
01 tủ
- Điều khiển hệ thống xử lý khói thải.
- Tất cả quá trình trên được lập trình trên bộ lập trình PLC và điều khiển qua mô hình trên máy vi tính trong phòng điều hành.
24 Tháp Giải nhiệt VN Q = 55 m3/h 01tháp
25 Bộ giải nhiệt bằng khí (Quạt giải nhiệt)
VN Công suất: 15HP
Lưu lượng: 30.000m3/h 02 bộ
26 Tháp ổn định nhiệt VN
Bơm phun nước sạch để ổn định nhiệt độ dòng khí đi qua
01
27 Tháp hấp thụ và hấp phụ VN
Cấp vôi và than (dạng bột mịn) vào tháp để xử lý chất ô nhiễm trong dòng khí
Công suất quạt tuần hoàn:
5HP
Vít định lượng + Động cơ giảm tốc 1/80
Đường ống cấp bằng inox
01
28 Bộ lọc bụi túi vải VN
Kích thước LxWxH = 3.920 x 2.600 x 4.100 Vật liệu bằng inox
Sử dụng 140 túi vải để lọc bụi trong dòng khí
Điều khiển rũ túi vải: Bộ máy nén khí trục vít tích hợp 15HP
Vít tải tro tự động, mô tơ giảm tốc 3HP
01
Cấu tạo Phần lò đốt
Phần này bao gồm 02 buồng đốt. được thiết kế theo công suất đốt. Thể tích buồng đốt sơ cấp: 11,3 m3, buồng đốt thứ cấp: 5,9 m3.
Buồng đốt sơ cấp: Buồng này đốt bằng dầu DO, vòi đốt Riollo 25 G tiêu thụ 25 lít/giờ, chất thải được sấy khô và đốt cháy trong môi trường thiếu khí ở nhiệt độ 650 – 10000C, ở nhiệt độ này các chất hữu cơ sẽ bị khí hóa và bị dồn đến buồng thứ cấp.
Buồng đốt thứ cấp: Buồng này đốt bằng dầu DO, vòi Riollo 50G tiêu thụ 50 lít/giờ, tại đây các chất khí từ buồng sơ cấp sẽ được đốt cháy triệt để. Để phân hủy hoàn toàn các hợp chất hữu cơ còn trong khí thải, buồng thứ cấp được duy trì ở nhiệt độ trong khoảng 1.050 – 12000C, thời gian lưu khí tại buồng này là 2 – 3 giây theo thiết kế công nghệ nhằm đảm bảo xử lý triệt để khí thải ô nhiễm.
Hệ thống quạt gió và ống khói
Để đốt đảm bảo tạo áp suất âm trong các buồng đốt, sao cho khí sinh ra trong quá trình đốt luôn tuân theo một hướng chuyển động duy nhất là từ buồng đốt cấp 1, lên buồng đốt cấp 2, qua tháp xử lý khí theo ống khói ra ngoài, tại chân ống khói được lắp đặt hệ thống quạt hút làm bằng vật liệu không rỉ SUS 304.
Ống khói: kích thước ống khói được tính toán phù hợp với công suất đốt, đối với lò cống suất 1.500kg/giờ, đường kính ống khói là 950mm, chiều cao 22,5m.
+ Loại vật liệu: SUS 304
+ Nhiệt độ khí thải ở miệng ống khói (0C) (theo thiết kế): < 1800C Hệ thống cung cấp nhiên liệu và điện điều khiển
Để đảm bảo an toàn tuyệt đối khi vận hành sử dụng lò đốt, hệ thống điều khiển quá trình đốt và điện được các chuyên gia thiết kế theo yêu cầu của nhà sản xuất.
* Hệ thống cung cấp nhiên liệu
Lò được trang bị một hệ thống cung cấp dầu DO phục vụ quá trình đốt gồm có:
bể nổi có thể tích 8 m3 đặt nổi trên mặt đất, bể chứa dầu do công ty xăng dầu của bộ Quốc phòng chế tạo và thử nghiệm. Dầu được bơm từ bể nổi nhờ bơm dầu DO chuyên dụng của Nga, sau đó được dẫn tới các bộ đốt nhờ các đường ống mạ kẽm.
* Hệ thống điện, thiết bị phụ trợ
Điện cung cấp cho hệ thống thiết bị là điện 3 pha, 380V; tủ điện điều khiển có trang bị Attomat tổng, hệ thống chống mất pha, đèn báo pha. Tất cả các thiết bị điện được điều khiển bằng Contactơ, riêng quạt hút tăng cường được điều khiển bằng biến tần, các thiết bị điện bao gồm:
- Quạt cung cấp không khí vào lò là loại quạt cao áp.
- Quạt hút khí thải là loại quạt chịu nhiệt, cao áp. Quạt này dùng để hút khí thải trong tháp xử lý ra ngoài ống khói.
- Bơm để phun dung dịch xử lý khí thải thành sương mù.
- Bơm cấp nước làm mát vỏ tháp xử lý khí thải.
- Bộ đốt sơ cấp.
- Bộ đốt thứ cấp.
- Bơm dầu.
- Bơm giải nhiệt cửa lò.
- Tời đóng mở cửa lò.
- Ngoài ra còn các sensơ nhiệt độ, bộ điều chỉnh nhiệt độ.
* Mô tả thiết bị điều khiển chính và của tủ điều khiển
Hệ thống điều khiển được thiết kế với tiêu chí tối ưu hóa quá trình đốt, làm giảm thiểu công việc cho người vận hành, giảm tối đa những sai sót do việc vận hành thủ công.
Nhiệt độ và áp xuất trong lò đốt được kiểm soát tự động và hiển thị trên màn điều khiển, rất thuận tiện để quan sát và hiệu chỉnh khi cần thiết.
Sơ đồ công nghệ lò đốt
CR C1 C2
ÐKTT
KH
Q1 BT
GNN B1
ODN HT - HP BK QH HTU
1&2
BC2
CH
P2 P3
KC
BC1 AL B2
CV
W P1
GNKK
QTH CT
Hình 3.15. Sơ đồ nguyên lý lò đốt chất thải nguy hại
1. Hố chứa rác ... KH 2. Thiết bị cấp rác tự động ... CR 3. Buồng đốt sơ cấp ... C1 4. Đầu đốt sơ cấp / thứ cấp ... B1/B2 6. Thiết bị tải tro, xỉ buồng đốt ... BT 7. Buồng đốt thứ cấp ... C2
15. Tháp hấp thụ, hấp phụ ... HT - HP 16. Thiết bị cấp vôi bột/than hoạt tính
... CV/CT 17. Quạt tuần hoàn ... QTH 18. Bộ lọc bụi khô túi vải ... BK 19. Thiết bị tải tro, xỉ túi vải ... AL 20. Quạt hút khói thải... QH
8. Bộ giải nhiệt khói thải bằng nước GNN 9. Cụm bơm nước giải nhiệt ... P1 10. Bộ giải nhiệt nước bằng không khí ... GNKK 11. Bể nước sạch ... W 12. Tháp ổn định nhiệt độ ... ODN 13. Bơm sữa vôi / bơm nước sạch.... P2 14. Bể nước sạch có ngăn khuấy vôi BC1
21. Tháp hấp thụ ướt ... HTU 1&2
22. Bơm dung dịch ... P3 23. Bể lắng chứa dung dịch ... BC2 24. Ống khói thải ... CH 25. Kho chứa tro xỉ ... KC 26. Điều khiển trung tâm ... DKTT
Nguyên lý các hoạt động của lò đốt rác công nghiệp, nguy hại.
a) Kho chứa rác KH.
Rác thu gôm từ các nơi được xe chuyên dụng tập trung về kho chứa trung gian (tránh rơi vãi gây ô nhiễm), rác được phân loại rồi tập kết đến khu vực thiêu đốt. Rác được gầu ngoạm chuyển vào phễu cấp rác của hệ thống cấp rác, từ đây rác được cấp hoàn toàn tự động vào lò đốt bởi hệ thống cấp rác CR
b) Thiết bị cấp rác tự động CR.
Thiết bị cấp rác tự động là phễu chứa rác kết hợp giữa hệ thống thủy lực với thiết bị cơ khí. Rác được chuyển, cấp vào phễu trung gian ở đầu buồng đốt sơ cấp. Qua cơ cấp cơ khí mở cửa buồng đốt và rác cấp vào buồng đốt sơ cấp, quá trình cấp rác được thực hiện theo chu kỳ, thời gian cấp rác được cài đặt từ (5 - 7) phút/mẻ, mỗi mẻ từ 80 – 110 kg rác.
Thời gian cấp rác được điều khiển thông qua bộ kiểm soát nhiệt độ bên trong buồng sơ cấp nhằm giữ nhiệt độ trong buồng đốt ổn định và không quá nhiệt vật liệu làm buồng đốt. Nhiệt trị của rác tính toán theo giá trị trung bình từ (2.800 - 4.000) Kcal/kg.
c) Buồng đốt sơ cấp C1.
Buồng đốt sơ cấp dạng tĩnh được thiết kế theo dạng bật thang, tương ứng theo từng cấp độ cháy của rác, tại mỗi bật có bố trí pen thủy lực với nhiệt vụ đảo trộn và đẩy rác trong quá trình cháy tịnh tiến từ đầu đến cuối buồng đốt, tại cuối buồng đốt là phễu thu gôm tro xỉ.
Buồng đốt C1 rác được gia nhiệt đến nhiệt độ tự cháy (tự bắt lửa) bằng vật liệu phụ (củi, rác khô dể cháy… và được mồi lửa bằng đầu đốt dầu B1 lắp trên buồng sơ cấp).
Nhờ được thiết kế đặc biệt và cấp ôxy hợp lý mà rác sẽ duy trì quá trình cháy và ổn định nhiệt độ trong buồng sơ cấp. Để duy trì nhiệt độ ôn định trong buồng lò sơ cấp >650oC chúng ta sử dụng thiết bị kiểm soát nhiệt độ, điều khiển cấp rác tải nạp rác vào buồng sơ cấp và điều khiển quá trình đảo trộn của pen trong buồng đốt sơ cấp. Dưới tác dụng của nhiệt, diễn ra các quá trình nhiệt phân- oxy hoá một phần các chất thải rắn và lỏng
thành thể khí, trải qua các giai đoạn: bốc hơi nước - nhiệt phân – oxy hoá một phần các chất cháy. Phần cuối buồng đốt sơ cấp có lắp phễu gôm tro và tro được tháo ra nhờ bộ tải tro xỉ BT. Không khí cung cấp cho quá trình cháy sơ cấp từ quạt cấp oxy Q1 được cấp đa điểm từ trên tường buồng đốt sơ cấp, Lượng không khí này vừa giải nhiệt ghi lò không bị quá nhiệt vừa sấy sơ bộ rác tạo điều kiện cho quá trình cháy được tốt hơn, và ổn định công suất thiêu đốt.
Pen đẩy được thiết kế dạng bậc thang đa cấp nên rác sau khi đưa vào buồng đốt sơ cấp nhờ trọng lượng bản thân, tác động của quá trình cháy và quá trình pen chuyển động, rác sẽ di chuyển dần từ đầu về cuối buồng đốt sơ cấp, trong thời gian di chuyển rác được thiêu hủy, phần không cháy sẽ di chuyển dần về đuôi lò và được xả qua cửa xả tro (quá trình này hoàn toàn tự động). Quá trình cháy trong buồng sơ cấp chủ yếu quá trình cháy tạo thành bán khí và các khí độc chưa phân hủy trong buồng sơ cấp. Khói từ buồng đốt sơ cấp được đưa sang buồng thứ cấp C2 qua một miệng phân phối khí trên buồng đốt sơ cấp C1.
d) Buồng đốt thứ cấp C2.
Khí nhiệt phân (khói) từ buồng sơ cấp C1 sang chứa các chất cháy (CO, H2, CnHm…) chúng được đốt cháy tiếp nhờ lượng không khí cấp hai từ quạt cấp khí. Nhiệt độ của buồng đốt thứ cấp C2 được duy trì ở ≥1050oC nhờ thiết kế đặc biệt của miệng chuyển khói từ buồng sơ cấp sang buồng thứ cấp, sự phối trộn không khí bổ sung và thời gian lưu khí trong buồng đốt đủ lâu ( > 2 giây) đảm bảo khói có chứa các chất thải độc hại và mùi được thiêu huỷ hoàn toàn.
Kiểm soát quá trình đốt trong buồng đốt thứ cấp B2 bằng cặp nhiệt điện kết nối với hệ thống điều chỉnh tự động nhiệt độ để điều khiển quá trình đốt của đầu đốt dầu D.O.
Đầu đốt được bố trí tạo nên dòng khí chuyển động rối rất có lợi cho việc hoà trộn, tiếp xúc của quá trình thiêu đốt đồng đều nhiệt độ và triệt để.
e) Bộ giải nhiệt khí thải bằng nước GNN
Bộ giải nhiệt khí thải bằng nước GNN là một phần quan trọng trong quá trình xử lý khí thải, giúp giảm nhiệt độ nhanh của khí thải từ mức cao ~ 1050oC xuống dưới 300oC.
Nguyên lý giải nhiệt gián tiếp được áp dụng bằng cách sử dụng nước làm chất trung gian để thu nhận nhiệt từ khí thải, nước sau khi nhận nhiệt sẽ được giải nhiệt thông qua bộ giải nhiệt nước bằng không khí GNKK.
Nước giải nhiệt được bơm tuần hoàn từ cụm bơm P1 và cung cấp từ bể nước sạch W để đảm bảo quá trình xử lý khí thải hiệu quả và bền vững. Sau khi giải nhiệt, nước được trở lại bể tuần hoàn để sử dụng lại trong quá trình giải nhiệt tiếp theo. Lượng nước bay hơi trong quá trình giải nhiệt sẽ được bổ sung từ nguồn nước sạch để đảm bảo đủ lượng nước trong quá trình giải nhiệt.
f) Tháp ổn định nhiệt độ ODN.
Tháp ổn định nhiệt độ là một thiết bị hấp thụ khí thải bằng dung dịch kiềm (sữa vôi) để xử lý mùi và loại bỏ các chất độc hại như SO2, HF, HCL... Dung dịch kiềm được
phun sương cùng với dòng khí thải và đưa vào tháp từ bơm P2 với lưu lượng được kiểm soát để đảm bảo đủ lượng môi chất hấp thụ và hóa hơi hoàn toàn lượng ẩm trong quá trình phun sương. Lượng nước trong bể chứa BC1 mất đi khi vận hành, sẽ được bổ sung từ bể tuần hoàn BC2 và được trung hòa bằng vôi bột (CaO) để đạt mức độ PH7-10.
Sau khi qua tháp ổn định nhiệt, khí thải đã được hấp thụ các chất độc hại và giảm nhiệt độ nhanh chóng từ 300oC xuống mức 150-180oC. Khí thải đạt trạng thái hơi bảo hòa khô trước khi đi qua thiết bị hấp phụ dioxin và bộ lọc bụi khô túi vải BK. Sản phẩm của quá trình phản ứng sẽ kết tủa cùng tro có kích thước lớn, không thể bay theo dòng khí sẽ rơi xuống phễu thu tro của tháp và được lấy ra khỏi hệ thống. Sau đó, tro sẽ được tập kết về kho chứa KC để chờ xử lý tiếp theo.
g) Tháp hấp thụ và hấp phụ.
Tháp hấp thụ và hấp phụ là thiết bị hấp thụ các chất độc hại, hút ẩm thông qua vôi bột và hấp phụ đioxin thông qua than hoạt tính. Vôi bột và than hoạt tính dạng bột mịn được cấp định lượng thông qua thiết bị cấp vôi CV - CT, vôi được vận chuyển trong đường ống thông qua sự chênh áp của dòng khí mà quạt tuần hoàn QTH và ống venturi tạo ra, sau đó vôi và than được phun trực tiếp vào tháp.
Khí thải sau khi qua tháp ổn định nhiệt đã có dòng khói ổn định về nhiệt độ và áp suất tạo điều kiện thuận lợi để xử lý hấp thụ và hấp phụ đioxin. Tại tháp hấp thụ và hấp phụ vôi và than hoạt tính dạng bụi được phun cùng chiều với dòng khí thải, một phần sẽ hấp phụ trực tiếp các chất độc hại và dioxin của khói thải trong quá trình di chuyển, phần còn lại theo dòng khí qua bộ lọc bụi khô túi vải, vôi và than hoạt tính bám vào bề mặt túi vải tạo thành màn lọc bụi giúp tiếp xúc và hấp phụ tối đa khói thải.
Đối với các hạt vôi và than hoạt tính sau khi phản ứng có kích thước lớn không thể bay theo dòng khí sẽ được thiết bị thu hồi và lấy ra khỏi hệ thống.
h) Thiết bị lọc bụi khô túi vải BK.
Thiết bị lọc bụi khô túi vải có chức năng lọc bụi cao lên đến >98% hạt bụi trong khói thải. Bụi khô bám vào túi vải sẽ được tách ra liên tục thông qua hệ thông khí nén rũ túi vải. Tro khô được thiết bị tải tro Airlock AL chuyển tra ngoài và chứa trong xe tro, sau đó tro sẽ được tập kết về kho chứa KC chờ xư lý.
Quạt hút QH.
Có tác dụng khắc phục trở lực của khí thải trên đường dẫn khói từ lò đến ống khói, được điều khiển tốc độ quay của quạt thông qua bộ biến tần, tạo dòng xoáy trong thiết bị khử tro bụi khô BK và tạo áp suất âm ở buồng đốt sơ cấp và thứ cấp tránh tình trạng khói thoát ra khỏi lò trong quá trình thiêu đốt.
i) Tháp hấp thụ HTU 1 & 2.
Cụm Tháp hấp thụ ướt gồm 2 tháp là một phần quan trọng trong hệ thống xử lý khói thải, đóng vai trò thiết bị hấp thụ bổ sung hoặc dự phòng trong trường hợp bộ túi vải xảy ra sự cố làm giảm khả năng xử lý, thì cần thiết bị này để lò có thể tiếp tục vận hành đến