7. Kết cấu đề tài:
1.2.2. Phương pháp đốt
a. Định nghĩa
Đốt là phương pháp oxy hóa bằng nhiệt. Quá trình đốt được thực hiện với một lượng oxi (không khí) cần thiết vừa đủ để đốt cháy hoàn toàn chất thải rắn có nguồn
Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học Trang 15 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm
gốc chất dẻo gọi là quá trình đốt hóa học. Nếu quá trình đốt được thực hiện với dư lượng không khí cần thiết được gọi là quá trình đốt dư khí.
Đốt là giai đoạn xử lý cuối cùng được áp dụng khi không thể xử lý bằng các biện pháp khác. Thường đốt bằng nhiên liệu ga hoặc dầu trong các lò đốt chuyên dụng với nhiệt độ trên 10000C. Nhiệt tạo ra trong quá trình đốt được tận dụng đung nồi hơi chạy tuabin phát điện.
b. Sơ đồ đốt rác thải
c. Thuyết minh sơ đồ
Tại buồng đốt sơ cấp Xảy ra các quá trình gồm:
Sấy khô (bốc hơi nước) chất thải: chất thải được đưa vào buồng đốt sẽ thu nhiệt từ không khí nóng của buồng đốt, nhiệt độ của chất thải đạt trên 1000C, quá trình thoát hơi ẩm xảy ra mãnh liệt, khi nhiệt độ tiếp tục tăng sẽ xảy ra quá trình nhiệt phân tạo khí gas.
Chất thải
Buồng đốt sơ cấp
Buồng đốt thứ cấp Thiết bị xử lý khí thải
Tro xỉ
T: 1000C Hơi ẩm
T0 khí gas
T: 4250C – 9500C T: 6000C
Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học Trang 16 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm
Quá trình phân hủy nhiệt tạo khí gas và cặn carbon: chất thải bị phân hủy nhiệt sinh ra khí gas chứa: CH4, CO, H2…Thực tế, với sự có mặt của oxy và khí gas trong buồng nhiệt phân ở nhiệt độ cao đã xảy ra quá trình cháy, nhiệt sinh ra lại tiếp tục cung cấp cho quá trình nhiệt phân, như vậy đã sinh ra quá trình “tự nhiệt phân và tự đốt sinh năng lượng” mà không cần đòi hỏi phải bổ sung năng lượng từ bên ngoài, nhờ vậy năng lượng được tiết kiệm. Thông qua quá trình kiểm soát chế độ cấp khí và diễn biến nhiệt độ buồng sơ cấp sẽ đánh giá được giai đoạn: sấy, khí hóa và đốt cặn trong buồng nhiệt phân.
Quá trình nhiệt phân chất thải thường bắt đầu từ 2500C – 6500C, thực tế để nhiệt phân chất thải người ta thường tiến hành ở nhiệt độ từ 425oC – 7600C. Khi quá trình nhiệt phân kết thúc, sẽ hình thành tro và cặn carbon, do vậy người ta còn gọi là giai đoạn này là carbon hóa.
Tại buồng đốt thứ cấp:
Quá trình đốt dư khí oxy: khí gas sinh ra từ buồng sơ cấp, được đưa lên buồng thứ cấp để đốt triệt để. Tốc độ cháy phụ thuộc và nhiệt độ và nồng độ chất cháy trong hỗn hợp khí gas. Khi đã cháy hết 80% - 90% chất cháy (khí gas) thì tốc độ phản ứng chậm dần.
Quá trình tạo tro xỉ:
Giai đoạn cuối mẻ đốt, nhiệt độ trong buồng đốt được nâng lên 9500C để đốt cháy cặn carbon, phần rắn không cháy được tạo thành tro xỉ. Các giai đoạn của quá trình cháy thực tế không phải tiến hành tuần tự, tách biệt mà tiến hành gối đầu, xen kẽ nhau. Lò nhiệt phân coi như có 2 buồng phản ứng nối tiếp nhau với 2 nhiệm vụ: buồng sơ cấp làm nhiệm vụ sản xuất khí gas, cung cấp cho buồng thứ cấp để đốt triệt để chất thải. Chất lượng khí gas tạo thành phụ thuộc vào bản chất của chất thải được nhiệt phân cung như điều kiện nhiệt phân ở buồng sơ cấp. Kiểm soát được mối quan hệ giữa buồng sơ cấp và buồng thứ cấp đồng nghĩa với việc kiểm soát được chế độ vận hành lò đốt hiệu quả như mong muốn
Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học Trang 17 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm d. Ưu và nhược điểm:
Ưu điểm:
- Thể tích và khối lượng chất thải rắn giảm tới mức nhỏ nhất;
- Thu hồi được nhiệt;
- CTR có thể được xử lý tại chỗ;
- Cần một diện tích tương đối nhỏ;
- Tro, cặn còn lại chủ yếu là vô cơ, trơ về mặt hóa học. Nhược điểm
- Khí thải từ các lò đốt có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là các vấn đề phát thải chất ô nhiễm dioxin trong quá trình thiêu đốt;
- Vận hành dây chuyền phức tạp, năng lực kỹ thuật và tay nghề cao;
- Giá thành đầu tư lớn, chi phí tiêu hao năng lượng và chi phí xử lý cao