Thiết kế, chế tạo các thiết bị, hệ thống xử lý rác thải cho các thành phố và khu công nghiệp docx

Các cơ sở xử lý chất thải nguy hại nhỏ lẻ hoạt động kinh doanh là chính nên đầu tư trang thiết bị, xử lý khói thải, tro xỉ có khả năng gây rủi ro môi trường do áp dụng phương phát đốt tạ

viÖn khoa häc vµ c«ng nghÖ viÖt nam

liªn hiÖp khoa häc s¶n xuÊt c«ng nghÖ hãa häc

b¸o c¸o tæng kÕt dù ¸n KHCN cÊp nhµ n−íc

thiÕt kÕ, chÕ t¹o c¸c thiÕt bÞ, hÖ thèng

Mục lục

1.2 Hiện trạng quản lý chất thải nguy hại ở các thành phố và KCN 12

2 Một số lò đốt chất thải rán đang đ−ợc sử dụng tại Việt Nam 17

3 Mục tiêu chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật chế tạo lò đốt KC03.DA02 22

1 Nghiên cứu cơ sở lý thuyết quá trình cháy – dự báo khí cháy 24

2 Tính toán thiết kế lò đốt chất thải rắn công nghiệp nguy hại 32

2.2 Tính toán cân bằng nhiệt l−ợng 39

2.3 Đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật của lò đốt 49

3 Lựa chọn thiết kế – chế tạo bộ phận lò đốt chất thải UCE 80kg/h 58

3.3 Tính toán tối ưu quá trình đốt – kiểm soát khói thải 63

4 Tự động hoá khâu thiết kế đáp ứng nhu cầu thiết kế chế tạo lò đốt

chất thải công nghiệp và y tế công suất lớn

67

4.2 Sơ đồ quá trình đốt rác tự động của lò đốt 69

4.3 Bộ điều khiển và kiểm tra hệ thống thiết bị 69

4.4 Hệ thống nạp rác bằng cơ cấu thuỷ lực, tự động theo chu kỳ 70

4.6 Chương trình kiểm soát nồng độ khí thải, tự động điều chỉnh chế độ làm

việc bằng máy phân tích khí IMR2800

72

1 Quá trình thực hiện dự án tại cơ sở sản xuất

1.1 Cơ sở pháp lý và triển khai lò đốt chất thải công nghiệp UCE80

2 Cơ sở pháp lý và triển khai lò đốt chất thải y té UCE 30kg/h 79

4 Những kết quả thu được từ dự án KC03.DA02 và những ưu điểm của

Các ký tự viết tắt

CTNH: Chất thải nguy hại

CEETIA: Trung tâm kỹ thuật môi trường đô thị và công nghiệp-Đại học xây dựng HN

CTYTNH: Chất thải y tế nguy hại

KC03: Chương trình tự động hóa cấp nhà nước

KCN: Khu công nghiệp

UCE: Liên hiệp Khoa học sản xuất Công nghệ hóa học

URENCO: Công ty môi trường đô thị Hà Nội

QLCTNH: Quản lý chất thải nguy hại

SPC: Sản phẩm cháy

Lời nói đầu

Theo dự báo Việt Nam sẽ là nước có tốc độ phát triển công nghiệp nhanh nhất trên thế

giới với tốc độ tăng trưởng dự báo 7% trong các thập kỷ tới Tuy nhiên công nghiệp hóa

và phát triển công nghiệp nhanh sẽ tạo ra áp lực về chất thải rắn đặc biệt là chất thải

công nghiệp là vấn đề đang nổi cộm ở Việt Nam với tỷ trọng chiếm tới 17% hay 2,6

triệu tấn trong tổng số hơn 15 triệu tấn chất thải rắn phát sinh hàng năm, trong số đó

phải kể đến trên 160.000 tấn/năm chất thải nguy hại nếu không được quản lý tốt thì

tính độc hại, gây bệnh, nguy hại sẽ ảnh hưởng sức khỏe, người dân và môi trường []

Các hệ thống xử lý chất thải công nghiệp và nguy hại chưa đầy đủ, thiếu nhiều cơ sở xử

lý ở góc độ cho các Khu công nghiệp và Khu xử lý tập trung Các cơ sở xử lý chất thải

nguy hại nhỏ lẻ hoạt động kinh doanh là chính nên đầu tư trang thiết bị, xử lý khói thải,

tro xỉ có khả năng gây rủi ro môi trường do áp dụng phương phát đốt tại nhiệt độ thấp,

công nghệ đốt chưa hòan chỉnh, không có các trang thiết bị giảm thiểu ô nhiễm, xử lý

khói thải hay các thiết bị kiểm sóat ô nhiễm môi trường, hay kỹ năng thực hành của các

cán bộ vận hành Vậy, cải tiến công nghệ đốt, kỹ năng vận hành, kiểm sóat ô nhiễm khí

qua giảm thiểu và xử lý khói thải lò đốt an tòan là một định hướng quan trọng mà Liên

hiệp KHSX Công nghệ hóa học tập trung trong nhiều năm

Dự án KC03.DA02 "Nghiên cứu thiết kế chế tạo lò đốt phục vụ các thành phố và khu

công nghiệp" thuộc Chương trình tự động hóa cấp nhà nước KC03, Liên hiệp KHSX

Công nghệ hóa học (UCE) đã tiến hành thực hiện từ 10/2002 Các kết quả chính đã đạt

được

- Nghiên cứu về đặc thù rác thải công nghiệp tại các khu công nghiệp và thành

phố lớn

- Nghiên cứu công nghệ đốt nhiệt phân

- Nghiên cứu tính tóan thiết kế chế tạo lò đốt UCE-80kg/h

- Vận hành thử nghiệm và đưa vào sản xuất chính thức tại Công ty Môi trường

đô thị Hà Nội

Báo cáo này tổng kết các kết quả của dự án KC03.DA02 với 3 phần Phần 1: Tổng quan

về chất thải nguy hại, đốt chất thải, mục tiêu dự án Phần 2: Kết quả thực hiện nghiên

cứu - thiết kế chế tạo lò đốt rác Phần 3: Kết quả vận hành thử nghiệm và kết luận

Phần I: Tổng quan về chất thải rắn- phát sinh chất thảI tại

các thành phố và khu công nghiệp

1 chất thải - nguồn phát sinh - hiện trạng quản lý

1.1 Lượng chất thải rắn

Nước ta đang trong quá trình chuyển đổi từ nền kinh tế kế hoạch hóa tập trung sang

một nền kinh tế thị trường có định hướng xã hội chủ nghĩa Với mục tiêu phấn đấu đến

năm 2020, về cơ bản Việt Nam sẽ trở thành một nước công nghiệp hóa, Nhà nước ta đã

có cơ chế, chính sách khuyến khích đầu tư hợp lý, vì vậy, trong những năm qua, nền

kinh tế-xã hội nước ta đã có những bước phát triển đáng khích lệ, tốc độ tăng trưởng

kinh tế luôn đạt bình quân trên 7%/năm

Theo số liệu năm 2004, cơ cấu kinh tế tính theo tỷ trọng GDP là: công nghiệp - xây

dựng 38,3%, nông - lâm - ngư nghiệp là 23,6%/năm, dịch vụ 38,1%/năm Tính đến

tháng 9/2002 cả nước có trên 75 khu công nghiệp và khu chế xuất đã được thành lập,

khoảng 1000 dự án đầu tư trực tiếp nước ngoài vào các khu công nghiệp và khu chế

xuất với tổng vốn đăng ký trên 10 tỷ USD và trên 800 dự án đầu tư trong nước với tổng

số vốn đăng ký trên 40.000 tỷ đồng Việt Nam

Để đạt được tiêu GDP đầu người tăng gấp 2 lần (so với năm 2000) vào năm 2010 thì tỷ

trọng công nghiệp trong GDP phải đạt từ 40% trở lên, tốc độ gia tăng công nghiệp

trung bình/năm phải đạt 10-11% Với tốc độ tăng trưởng công nghiệp, lượng chất thảI

công nghiệp, chất thải công nghiệp nguy hại sẽ gia tăng cả về số lượng và thành phần

nguy hại

Dự báo đến năm 2010 tỷ lệ đô thị hóa nước ta sẽ đạt 33% năm 2020 đạt 45% tương ứng

với quy mô dân số đô thị năm 2010 là 30,4 triệu người và năm 2020 là khoảng 46 triệu

người Với quy mô đô thị hóa, gia tăng dân số và công nghiệp hóa như trên, những vấn

để môi trường, trong đó có quản lý chất thải nguy hại, đòi hỏi có sự quan tâm đặc biệt

để đối phó một cách nghiêm túc, kịp thời trước khi vấn đề trở nên trầm trọng Điểm lại

thực trạng ở Việt Nam và đề xuất một số biện pháp kỹ thuật công nghệ thiêu đốt chất

thải để tăng cường công tác xử lý chất thải rắn cho các thành phố và khu công nghiệp

nhằm đảm bảo sự cân bằng hai lợi ích: thúc đẩy phát triển kinh tế và ngăn ngừa, giảm

thiểu tác hại đến môi trường và phát huy tiềm năng công nghệ nội tại

Hiện tại, hàng năm Việt Nam có khoảng trên 15 triệu tấn chất thải rắn [1] Chất thải

rắn hiện tại được chôn tại các bãi chôn lấp có quy hoạch, không quy hoạch tại các Tỉnh

thành phố và có đến trên 60% lượng chất thải rắn không được thu gom quản lý tại các

huyện, tỉnh thành

Chi phí mỗi năm cho thu gom, chôn lấp chất thải rắn hiện tại là trên 2000 tỷ đồng/năm

[1] Bên cạnh đó là quỹ đất cho việc chôn lấp rác và các khoảng chi phí ngăn ngừa hậu

quả môi trường phát sinh từ bãi chôn lấp rác

Trong chất thải rắn, rác sinh hoạt từ các hộ gia đình, nhà hàng, khách sạn chiếm 80%

lượng chất thải rắn còn lại là rác công nghiệp phát sinh từ các cơ sở công nghiệp Rác

công nghiệp mà đặc biệt là rác công nghiệp nguy hại và rác thải y tế nguy hại tuy số

lượng ít nhưng lại phải quản lý nghiêm ngặt do đặc thù nguy hại của chúng với môi

trường và sức khoẻ cộng đồng

Bảng 1.1: Tổng hợp phát sinh chất thải rắn tại Việt Nam 2003

Lượng phát sinh (tấn/năm) Phân loại Nguồn Thành phần

Rác sinh hoạt Khu thương

mại

Thức ăn, giấy, nhựa, thuỷ tinh

Xăng dầu, bùn thải, chất hữu cơ

64.560.000 64.540.000

( Nguồn: Báo cáo diễn biến môi trường 2004: chất thải rắn [1])

Chất thải sinh hoạt

Các khu đô thị, dân cư tập trung chiếm khoảng 24% dân số của cả nước nhưng lượng

chất thải tại khu vực này lên đến trên 6.000.000 tấn/năm hay chiếm trên 50% chất thảI

sinh hoạt của cả nước ước tính phát thải rác sinh hoạt là 0.66kg rác/đầu người dân đô

thị và 0.32kg rác/người dân nông thôn Thành phần rác tại khu vực đô thị có tỷ lệ các

chất khó phân huỷ sinh học (nylong, nhựa, cao su, nhựa…) hơn khu nông thôn Hiện

nay việc quy hoạch bãi chôn lấp rác đang là bức xúc của các tỉnh, thành phố đông dân,

gần đây Hà Nội, TP Hồ chí Minh đang xúc tiến các dự án đốt nhiệt phân rác sinh hoạt

và tận dụng nhiệt để phát điện

Bảng 1.2: Số lượng rác thải tại Hà Nội các năm 1995-2005 dự báo năm 2010

(Nguồn: Hiện trạng môi trường Việt Nam 2001)

Cùng với công nghiệp hóa và đô thị hóa của các tỉnh Vĩnh Phúc, Hải Dương, Bắc Ninh,

Hải Phòng, khối lượng chất thải rắn tại các khu công nghiệp và đô thị ngày càng gia

tăng bao gồm rác thải sinh hoạt, rác thải công nghiệp, rác thải bệnh viện và các loại

chất thải nguy hại khác Việc xử lý chôn lấp lượng rác thải thu gom này cũng rất tạm

bợ không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và vệ sinh môi trường Số liệu điều tra lượng chất

thải rắn ở tỉnh Vĩnh Phúc và một số tỉnh lân cận thuộc Sông Cầu đưa ra ở bảng 1.3

Bảng 1.3: Tình hình quản lý chất thải rắn ở Vĩnh Phúc, một số đô thị lưu vực sông Cầu

thải, T/ngày (tính theo dân số)

Lượng rác thu gom, T/ngày

Tỷ lệ

Tuỳ theo quy mô và cơ cấu của các tỉnh và thành phố mà lượng rác công nghiệp chiếm

tỷ trọng khác nhau từ 20-35% so với rác sinh hoạt, trung bình là 20-25% Chất thải

công nghiệp tập trung nhiều ở các tỉnh phía Nam Vùng Đông Nam Bộ chiếm 48%,

Đồng bằng Sông Hồng chiếm 30%, Sông Cửu Long 10%, Miền núi phía bắc 6%, Tây

Nguyên 1% [1]

ĐB Sông Cửu Long 10%

Miền núi phía Bắc 5%

ĐB sông Hồng 30%

Nam Trung bộ 6%

Tây nguyên 1%

Đông Nam bộ 48%

Hình 1 Phát sinh chất thải công nghiệp

Chất thải công nghiệp phát sinh từ các làng nghề:

Lượng chất thải này chủ yếu tập trung tại Phía Bắc, lượng chất thải ước tính là 776.000

tấn/năm phát sinh từ 1450 làng nghề trong cả nước với các nghề mạ, cơ khí, mây tre,

sản xuất giấy, dệt nhuộm vv… Hà Tây, Bắc Ninh, Hà Nội là ba tỉnh có nhiều làng

nghề nhất chiếm 68% lượng chất thải từ khu vực này [1]

Chất thải nguy hại:

Phân loại chất thải nguy hại: Căn cứ theo quyết định số 155/1999/QĐ - TTg của thủ

tướng chính phủ ngày 16 tháng 7 năm 1999 về việc ban hành quy chế quản lý chất thải

nguy hại (QLCTNH), chất thải nguy hại (CTNH) được định nghĩa như sau: “ CTNH là

chất thải có chứa các chất hoặc hợp chất có một trong các đặc tính gây nguy hại trực

tiếp (dễ cháy, dễ nổ, làm ngộ độc, dễ ăn mòn, dễ lây nhiễm ) hoặc tương tác với chất

khác gây nguy hại cho môi trường và sức khoẻ con người ” Theo định nghĩa trên thì

chất thải công nghiệp có chứa: Axit và kiềm, Dung dịch xyanua và hợp chất, Chất oxy

hoá, Dung dịch kim loại nặng, Dung môi halogen hoá và dung môi không được

halogen hoá, Cặn dầu thải, Amiăng, Các chất nổ cháy, Chất gây nhiễm khuẩn, nhiễm

bệnh là chất thải nguy hại

Phát sinh chất thải công nghiệp nguy hại

Tăng trưởng kinh tế gắn liền với gia tăng lượng chất thải sinh hoạt và công nghiệp

trong đó một số lượng không nhỏ là chất thải nguy hại Tính đến hết năm 2003, tổng

lượng chất thải rắn nguy hại (CTNH) tại Việt nam ước tính 160.000 tấn/năm, một tỷ lệ

rất lớn trong số này (130.000 tấn/năm) được phát sinh từ các hoạt động công nghiệp,

21.000 tấn/năm là lượng chất thải y tế nguy hại, chất thải nguy hại phát sinh từ hoạt

động nông nghiệp khoảng 8.600 tấn/năm [1]

Xét về khối lượng chất thải công nghiệp, các ngành công nghiệp nhẹ, hoá chất và cơ

khí luyện kim là ngành phát sinh nhiều CTNH nhất Ngành Điện và Điện tử phát sinh ít

chất thải nguy hại nhất, tuy nhiên, chất thải của hai ngành này lại có chứa những chất

như PCB và kim loại nặng là những chất rắn nguy hại tới sức khoẻ con người và môi

trường Riêng về loại hình chất thải độc hại đặc thù là thuốc bảo vệ thực vật (TBVTV),

Cục Môi trường đã phối hợp với Sở Khoa học, Công nghệ và Môi trường các địa

phương, tiến hành điều tra, thống kê TBVTV tồn đọng trong năm 2000-2001 Tổng

lượng TBVTV tồn lưu trên phạm vi 61 tỉnh/thành phố là khoảng 300 tấn bao gồm:

+ Thuốc BVTV dạng lỏng: 97,374 lít

+ Thuốc BVTV dạng bột: 109,145 kg

+ Các bao bì chứa thuốc BVTV: 2.137.850 (hộp, bao, chai lọ)

Bảng 1.4 Tổng lượng CTRNH trên địa bàn các khu vực kinh tế trọng điểm miền Bắc,

miền Trung và miền Nam (tấn/năm) – (số liệu điều tra 2002 Cục BVMT)

(Số liệu điều tra 2001, 2002 – Cục Bảo vệ môi trường)

Phần lớn CTNH phát sinh tại các thành phố lớn, các khu vực kinh tế trọng điểm, trong

đó khu vực kinh tế trọng điểm phía Nam chiếm 64% tổng lượng CTNH phát sinh trong

tòan quốc, một nửa trong số đó phát sinh tại TP Hồ Chí Minh Tiếp sau là các tỉnh phía

Bắc với lượng CTNH chiếm tới 31% Ngành công nghiệp nhẹ có lượng CTNH lớn nhất

chiếm 47%, ngành công nghiệp hóa chất (24%), công nghiệp luyện kim (20%) [1]

Phát sinh CTNH tại Việt Nam được dự báo sẽ tăng nhanh trong môi trường kinh tế phát

triển khi số lượng các cơ sở công nghiệp nhẹ, cơ khí, điện tử, luyện kim, hóa chất gia

tăng Năm 2004 lượng chất thải công nghiệp tại Việt Nam là 2.2 triệu tấn trong đó có

6% CTNH và trên 21.500 tấn chất thải y tế nguy hại (CTYTNH) Dự báo năm 2005 là

3.2 triệu tấn trong đó 15% là CTNH và 25.000 tấn CTYTNH CTNH cần phải được xử

lý bằng phương pháp đốt công nghệ cao đạt tiêu chuẩn mới xử lý hiệu quả triệt để [1]

Luyện kim 20%

Chế biến thực phẩm 8%

Điện, Điện tử 1%

Công nghiệp nhẹ 47%

Hoá chất 24%

Hình 2: Các nguồn phát sinh chất thải công nghiệp nguy hại [1]

Quy hoạch khu xử lý, đầu tư xây dựng, trang bị thiết bị chuyên dụng để xử lý CTNH

cần vốn đầu tư và kỹ thuật cao Các phương pháp xử lý chất thải nguy hại đang áp dụng

đều chưa an tòan, kể cả phương pháp đốt đang áp dụng

1.2 Hiện trạng quản lý chất thải nguy hại ở các Thành phố và khu công nghiệp

Xử lý chất thải nguy hại ngày càng được quan tâm nhiều hơn tại các khu công nghiệp

(KCN), và có nhiều KCN có kế hoạch xây dựng cơ sở xử lý như KCN Lê Minh

Xuân-TP HCM, các KCN Đồng Nai Đa phần CTNH đang được lưu chứa tại chỗ hay xử lý tại

các cơ sở, một phần được chuyển đến các cơ sở xử lý nhỏ lẻ

Các cơ sở xử lý chất thải nguy hại nhỏ lẻ không quan tâm đầu tư trang thiết bị xử lý

khói thải, tro xỉ có khả năng gây rủi ro môi trường do áp dụng phương phát đốt tại nhiệt

độ thấp, công nghệ đốt chưa hoàn chỉnh, không có các trang thiết bị giảm thiểu ô

nhiễm, xử lý khói thải và các thiết bị kiểm soát ô nhiễm môi trường, hay kỹ năng thực

hành của các cán bộ vận hành Việc xây dựng các khu xử lý tập trung CTNH là nhu cầu

tất yếu để đáp ứng phát triển công nghiệp Vậy, cải tiến công nghệ đốt, kỹ năng vận

hành, kiểm sóat ô nhiễm khí qua giảm thiểu và xử lý khói thải lò đốt an tòan là một

định hướng quan trọng mà Liên hiệp KHSX Công nghệ hóa học tập trung trong nhiều

năm thông qua dự án KC03.DA02 về Nghiên cứu – Thiết kế chế tạo hệ thống xử lý

chất thải cho các thành phố và KCN

Công tác quản lý chất thải nguy hại trong nước và quốc tế cho thấy, việc từng cơ sở sản

xuất, kinh doanh và dịch vụ có phát sinh chất thải nguy hại tự đầu tư trang bị hệ thống

xử lý CTNH cho đơn vị mình, trong nhiều trường hợp là sự lựa chọn hợp lý về mặt kinh

tế, kỹ thuật và môi trường Thực tế cho thấy các nước muốn tiến hành công nghiệp hoá

đều phải đầu tư xây dựng các trung tâm xử lý tập trung chất thải nguy hại Các cơ sở có

CTNH sẽ chuyển CTNH của mình đến các trung tâm này để xử lý và phải trả chi phí

cho việc xử lý Đây cũng là hướng đi đối với Việt nam để giải quyết vấn đề xử lý

CTNH phát sinh trong quá trình phát triển kinh tế-xã hội Cho đến nay chúng ta mới

chỉ nhen nhóm được khu xử lý CTNH tập trung tại Nam Sơn –Sóc Sơn –Hà Nội Vì

vậy, việc xây dựng các khu xử lý CTNH tập trung đã và đang trở thành một trong

những vấn đề rất cấp bách của công tác quản lý chất thải hiện nay và đang được các

thành phố lớn như Hải Dương, Đà Nẵng, Biên Hoà quy hoạch xây dựng

Riêng đối với chất thải y tế, do đặc thù của ngành, Chính phủ đã cho lắp đặt các lò đốt

chất thải y tế tại các bệnh viện lớn Hiện nay có khoảng trên 61 lò đốt chất thải y tế

được lắp đặt trên toàn quốc Hiên nay các tiêu chuẩn kỹ thuật của lò đốt rác y tế, tiêu

chuẩn khí thải lò đốt chất thải y tế đã được ban hành để làm tiêu chí đánh giá và sử

dụng các lò đốt

Việc xử lý CTNH có thể được thực hiện bằng một số phương pháp như: xử lý cơ học,

xử lý hoá lý, xử lý đốt nhiệt phân, đốt trong lò quay, chôn lấp chất thải nguy hại

Phương pháp thiêu đốt CTNH bằng lò nhiệt phân, thiêu đốt bằng lò nung clinke có một

số ưu điểm về mặt kinh tế, kỹ thuật và môi trường Phương pháp này đã tận dụng được

nhiệt độ rất cao trên 1000oC đối với đốt nhiệt phân và khoảng 1400 – 20000C đối với lò

đốt quay Thời gian lưu cháy dài trên 1.5s với lò nhiệt phân và khoảng 4-5 giây với lò

đốt quay

Về chi phí xử lý chất thải nguy hại

Chi phí cho xử lý chất thải nguy hại tuỳ thuộc vào loại chất thải, thành phần, nồng độ

chất thải, phương pháp, công nghệ và thiết bị xử lý Vì vậy, đối với từng loại CTNH

khác nhau, chi phí xử lý cũng rất khác nhau Theo số liệu của Công ty SamSung Hàn

Quốc, chi phí trung bình cho xử lý CTNH tại Công ty này khoảng 500 USD/tấn, tại một

số nước Châu Âu, chi phí cho xử lý thuốc bảo vệ thực vật là khoảng 6500 USD/tấn

Cục Môi trường đang phối hợp xử lý thí điểm TBVTV, chi phí xử lý dự tính là khoảng

50 triệu VND/tấn (bằng phương pháp đốt) từ 30-35 triệu VND phương pháp hoá/sinh

Chi phí xử lý rác y tế tại Hà nội và TP Hồ chí minh là 6.000.000đ/tấn, chi phí xử lý tại

chỗ thấp hơn nhưng đòi hỏi công nghệ xử lý khí tuân thủ tiêu chuẩn môi trường về khí

thải và môi trường lao động sinh hoạt của khu vực dân cư

Về quản lý chất thải nguy hại

Quyết định số 155/1999/QĐ - TTg ngày 16/7/1999 của thủ tướng chính phủ về việc

ban hành Quy chế quản lý chất thải nguy hại, Quy chế quy định rõ việc QLCTNH gồm:

trách nhiệm của chủ nguồn chất thải nguy hại; trách nhiệm của chủ thu gom, vận

chuyển chất thải nguy hại; trách nhiệm của chủ lưu giữ, xử lý, tiêu huỷ chất thải nguy

hại và những quản lý chung của nhà nước về chất thải nguy hại cùng các điều khoản thi

hành

Về giải pháp kỹ thuật:

Để xử lý triệt để CTNH cần áp dụng cả 3 phương pháp: chôn lấp đúng kỹ thuật, thiêu

hủy ở nhiệt độ cao (đốt nhiệt phân, lò đốt quay) và phương pháp cơ hoá lý + đóng rắn

hóa Chôn lấp là phương án đầu tư ít, chi phí xử lý thấp, nhưng chiếm diện tích đất lớn

và chứa đựng nguy cơ ô nhiễm môi trường đất, môi trường nước lâu dài Thiêu đốt ở

nhiệt độ cao có ưu điểm là chiếm đất sử dụng nhỏ, phá hủy hoàn toàn chất thải nguy

hại nhưng có nhược điểm là đầu tư lớn nếu mua lò ngoại nhập, đầu tư xử lý khí thải và

tro xỉ còn lại (10%) vẫn phải chôn lấp Phương pháp đóng rắn phù hợp với xử lý bùn

cặn thải có chứa kim loại nặng Ngoài ra có phương pháp xử lý chất thải công nghiệp

nguy hại khác như ép rác, nhiệt hoá, tái chế nhưng chưa phổ biến ở nước ta

Đốt chất thải nguy hại – Cơ sở lựa chọn

Hiện nay, đốt rác là công đoạn xử lý cuối cùng được áp dụng cho một số loại rác nhất

định chủ yếu là rác thải nguy hại như rác thải y tế, rác công nghiệp nguy hại, rác thải

thú y, hoặc hoá chất bảo vệ thực vật Đây là quá trình oxy hoá nhiệt độ cao với sự có

mặt của oxy không khí, trong đó chất độc hại được phân huỷ triệt để thành khí cháy và

và tro xỉ không cháy Chất thải có tính chất độc hại và lượng phát thải lớn thì phương

pháp đốt là một giải pháp ưu việt nhất Vì các lý do sau:

- Lượng rác và nhiệt trị phù hợp cho phương pháp đốt: Rác thải phát sinh tại các KCN

có thể tính toán được trước khi thiết kế lò đốt rác cho lò đốt có năng suất phù hợp và

các phương án tận dụng nhiệt Theo kinh nghiệm, năng suất toả nhiệt của các rác công

nghiệp nguy hại, cặn sơn, bông amiăng, cặn dầu, chất thải y tế có nhiệt trị trên 3500 –

7000 kj/kg

- Các tiêu chuẩn môi trường đã được quy định: Đốt rác sẽ tạo ra khí thải vào không khí,

và được xử lý theo tiêu chuẩn môi trường Các kỹ thuật xử lý khí hiện đại (đốt phân huỷ

việc xử lý khí đạt tiêu chuẩn khí thải đặt ra: TCVN 5939-1995 đối với khí thải lò đốt

công nghiệp và TCVN 6560-1999 đối với khói thải lò đốt rác y tế

- Công nghệ đốt rác nhiệt phân hay đốt quay có xử lý khí thải hiện đang được phổ cập

áp dụng: Đốt cháy chất thải rắn công nghiệp nguy hại về nguyên tắc thường sử dụng

buồng đốt ghi, không ghi, buồng đốt xoáy lốc, buồng đốt thùng quay hoặc hệ thống đốt

cháy tổ hợp (vừa đốt cháy trên ghi và buồng đốt thùng quay đặt sau) và hệ thống đốt

khí thứ cấp và xử lý khí thải Đây là công nghệ phù hợp với điều kiện kinh phí đầu tư,

vận hành, trình độ kỹ thuật, công nghệ có tính đến các biện pháp giảm và kiểm sóat ô

nhiễm môi trường sẽ phù hợp với mọi hòan cảnh

Xử lý chất thải rắn công nghiệp bằng phương pháp đốt hiện là giải pháp được quan tâm

và xử lý chủ đạo tại các nước công nghiệp phát triển và các quốc gia trong khu vực

1.3 Một số dạng lò đốt chất thải rắn

1 Dạng lò đốt cố định:

Lò đốt có kiểu đốt chất thải rắn cơ bản nhất, đặc trưng quan trọng là có thể đốt cháy

hoàn toàn các hợp chất hữu cơ và các thành phần vô cơ có đặc tính nguy hại của chất

thải rắn, tạo ra ít khói độc hại, ít axít, ít bụi Lò đốt thường được chia thành 2 buồng

đốt chính, chất thải rắn cháy trên ghi lò, hệ thống ghi lò vừa là nơi tháo tro xỉ vừa là bộ

phận phối khí

• Ưu điểm của lò tĩnh:

- Lò cố định nên chất thải rắn có thể được đưa trực tiếp vào lò qua một cửa trên thân lò,

do có đặc điểm này mà lò cố định có thể đốt được nhiều loại chất thải rắn khác nhau,

có thể đốt được các loại chất thải rắn cồng kềnh

- Lò cố định có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo

- Giá thành không đắt bằng các loại lò khác

• Nhược điểm của lò tĩnh

- Không đảo trộn được chất thải,

- Có tổn thất một lượng nhiệt nhỏ do mở của lò khi cấp chất thải

2 Dạng lò quay:

Là loại lò dùng nhiều cho các ngành công nhiệp khác, có công suất lớn Lò quay có

hình dạng hình trụ được đặt nghiêng 3 – 7 0 so với mặt nằm ngang, chiều dài bằng 3 – 4

lần đường kính Tốc độ quay khoảng 0,5 – 5 vòng/phút, thời gian lưu được điều chỉnh

bằng cách thay đổi tốc độ quay và góc nghiêng của lò ở lò quay chất thải được đảo

trộn liên tục nên có khả năng cháy kiệt Lò quay thường có 2 buồng đốt là lò đốt quay

và buồng đốt sau được đặt ngay sau lò quay Lò quay có thể đốt được cả chất thải rắn,

lỏng và khí, chất thải được nạp vào cùng chiều (nếu chất thải có độ ẩm thấp và có hàm

lượng chất bốc cao) hoặc ngược chiều (khi chất thải có độ ẩm cao) với không khí Lò

quay vốn đầu tư lớn, có sự mài mòn giữa chất thải và thành lò, hệ số dư không khí lớn

(từ 1,5 - 2) và dòng khí thải chứa nhiều bụi

ưu, nhược của đốt rác công nghiệp nguy hại

Những ưu điểm chính của phương pháp đốt:

• Xử lý triệt để các chỉ tiêu ô nhiễm của chất thải công nghiệp

• Giảm tới 90% thể tích chất thải, có nghĩa là giảm tới mức nhỏ nhất cho khâu xử

lý cuối cùng, điều này làm giảm diện tích đất sử dụng cho chôn lấp chất thải

• Lượng nhiệt phát sinh từ quá trình đốt chất thải có thể tận dụng cho các lò hơi,

lò sưởi hoặc các công nghiệp cần nhiệt và có thể dùng để phát điện nếu công suất đốt

lớn

Hạn chế của phương pháp đốt rác:

• Vận hành dây chuyền đốt đòi hỏi năng lực kỹ thuật và tay nghề cao

• Giá thành đầu tư lớn, chi phí tiêu hao năng lượng cao

• Khí độc hại phát sinh phải có biện pháp khống chế thích hợp, điều này cần phải

có hệ thống xử lý khói thải phù hợp mới có thể tránh gây nên ô nhiễm môi trường

Phạm vi ứng dụng của phương pháp đốt

- Rác độc hại về mặt sinh học, rác không phân huỷ sinh học

- Chất thải có thể bốc hơi và do đó dễ phân tán

- Chất thải chứa halogen, chì, thuỷ ngân, cadmimum, zinc, nitơ, phốt pho,

sulfua

- Chất thải dung môi, dầu thải, nhũ tương, dầu hỗn hợp

- Nhựa, cao su, mủ cao su, nhựa đường, axit và đất sét đã sử dụng

- Dược phẩm, chất thải phenol

- Chất thải bị nhiễm khuẩn bởi hoá chất độc hại

Như vậy, chất thải công nghiệp nguy hại thì sử dụng phương pháp đốt là tối ưu về hiệu

quả đặc biệt về mặt phân huỷ các chất độc có hại cho môi trường

2 Các lò đốt chất thải rắn đang được sử dụng ở Việt Nam

Cho đến nay, số lượng lò đốt được sử dụng ở Việt Nam rất đa dạng về nguồn gốc, công

suất đốt và về khả năng xử lý khói thải Tuy vậy, cho đến nay vẫn chưa có số liệu thống

kê đầy đủ về số lượng, nơi sử dụng, đặc tính kỹ thuật

Dưới đây là bảng một số lò đốt chất thải rắn điển hình đang sử dụng ở Việt Nam

Bảng 1.6: Các thông số cơ bản của một số lò đốt đang sử dụng ở Việt Nam

Lò lớn Hãng sản suất Del Monego 200

(Italia)

Hoval GG42 (Thuỵ Sỹ)

CEETIA-CN150 (Việt Nam)

Nơi sử dụng Tây Mỗ,

Hà Nội

Bình Hưng Hoà, TP.HCM

Khu xử lý chất thảiNam Sơn

Loại lò Không ghi, phân tầng Không ghi Có ghi, phân tầng

Công suất lò 4.8 tấn/ ngày

(200 kg/h)

7.2 tấn/ ngày (300 kg/h)

3,6 tấn/ngày (150 kg/h) Nhiệt độ

* Lò đốt chất thải Del Monego 200

Lò đốt chất thải y tế Del Monego 200 của Italia được UBND thành phố Hà Nội lắp đặt

trong khu vực nhà máy chế biến chất thải Cầu Diễn (Tây Mỗ – Từ Liêm, Hà Nội), với

nhiệm vụ xử lý rác thải bệnh viện ở Hà Nội Lò đốt Del Monege 200 có công suất 200

kg/h (4,8 tấn/ngày), kích thước cơ bản: 9050 ì 2210 ì 3990mm Đây là loại lò đốt

phân tầng, quá trình cháy xảy ra ở nhiều vùng khác nhau Không có hệ thống xử lý

khói thải (ống khói có đường kính 500mm, cao 15m)

Lò nhỏ Hãng sản suất Hoval MZ2/

MZ4 (Thuỵ Sỹ)

400/ 200 CA (Mỹ)

HS–50 (Hàn Quốc)

CEETIA–

YT30 (Việt Nam)

Nơi sử dụng BV Lao HN

Công nghệ đốt: Chất thải rắn được thu gom vào các hộp cacton hoặc túi nylon → Chứa

trong thùng chứa (240 – 340 lít)→Đưa về xưởng đốt → Đốt rác trong buồng đốt sơ

cấp (850 – 900 0 C)→Đốt cháy kiệt tro, xỉ ở buồng đốt cháy kiệt → Đốt chất dễ bay

hơi ở buồng thứ cấp (1050–11000C)→Thải khói ra khí quyển qua ống khói (ở 600 0 C)

Các yêu cầu về chất thải đem đốt: Tỷ trọng: 0,12 – 0,15 tấn/m3; Nhiệt trị: 2100 – 3300

kcal/kg

* Lò đốt chất thải y tế 400 – CA và 200 – CA

Lò đốt rác 400 – CA được lắp đặt tại bệnh viện Bạch Mai vào cuối năm 1997 Quá trình

đốt được thực hiện ở buồng đốt sơ cấp và buồng đốt thứ cấp Buồng đốt sơ cấp có dạng

hình khối chữ nhật, nhiệt độ vận hành 800 – 900 0 C, buồng đốt thứ cấp có dạng hình

trụ nằm ngang, nhiệt độ vận hành 1200 – 13000 C, thời gian đốt là 60 phút Khói thải

sau buồng đốt thứ cấp được thải thẳng ra môi trường bên ngoài qua ống khói cao 5m

(thiết bị và ống thải có độ cao tổng cộng là 8m), có lớp cách nhiệt dày 50mm, đường

kính trong của ống khói là 380 mm

* Lò đốt rác y tế Hoval MZ2

Lò đốt rác y tế Hoval MZ2 đã được lắp đặt ở Viện lao và Bệnh phổi Trung ương (Hà

Nội), Bệnh viện C (Đà Nẵng), Bệnh viện Bà Rịa, Bệnh viện Vũng Tàu và bệnh viện đa

khoa tỉnh Quảng Ngãi Thể tích buồng đốt sơ cấp: 1m3; thể tích buồng đốt thứ cấp:

0,2m3; thời gian lưu của khói thải trong buồng thứ cấp: 0,5 giây; độ chênh lệch áp suất

giữa trong và ngoài lò: 5 Pa

* Lò đốt rác Shin Heung SH – 50A

Lò đốt rác Shin Heung SH – 50A (Bệnh viện Quân y 109, Phú Thọ) là loại lò có công

suất nhỏ nhất trong hàng loạt các lò đốt rác của tập đoàn Công nghiệp Shin Heung Đây

là loại lò đốt theo từng mẻ, có khả năng đốt các loại rác sinh hoạt, rác công nghiệp, rác

bệnh viện và rác xây dựng lò đốt bao gồm 3 phần: buồng đốt sơ cấp, buồng đốt thứ cấp

và thiết bị xử lý Thể tích buồng đốt sơ cấp: 0,61m3; thể tích buồng đốt thư cấp: 0,62m3;

nhiệt độ đốt: 927 0C; thời gian lưu của khói thải trong buồng đốt thứ cấp: 1,38 giây

Năng suất quạt đẩy: 25 m3/phút, 0,75 kw; năng suất quạt hút: 25 m3/phút, 0,75 kw

Thiết bị xử lý khói thải dùng xyclon D500 ì H1550; lưu lượng 49,5 m3/phút; lượng tro:

3% lượng rác đưa vào đốt

Lò đốt CTNH da giầy tại công ty TNHH Hưng Thịnh Hải Phòng

Năm 1998 được sự giúp đỡ của Sở khoa học và Công nghệ Môi trường Hải Phòng,

Công ty Môi trường Đô thị Hải Phòng – Công ty TNHH Hưng Thịnh đã lập dự án xử lý

chất thải rắn từ sản suất giầy bằng phương pháp đốt với công nghệ thu gom vận chuyển

và xử lý do nhóm nghiên cứu khoa học của Khoa Kỹ thuật Môi trường – Trường Đại

học Xây dựng Hà Nội đề xuất * Công nghệ đốt rác: Lò đốt chất thải rắn thứ 1 và thứ 2

chỉ có 1 buồng đốt Sơ đồ công nghệ được tóm tắt như sau: Chất thải rắn chưa được

phân loại tại nguồn → cân, đo → vận chuyển đến xí nghiệp đốt → phân loại thủ công

→ giảm kích thước → phân phối và hỗn hợp → đốt trong buồng đốt có cấp gió cưỡng

bức hoặc tự nhiên điều chỉnh thủ công → tận dụng nhiệt → xử lý bụi của khói → xử

lý khí độc hại của khói bằng phun nước có kết hợp với hoá chất → xử lý khí NOX →

thải khói sau xử lý qua ống khói Lò đốt chất thải rắn thứ 3 có 2 buồng đốt sơ cấp và

thứ cấp, phía đuôi lò có lắp đặt hệ thống xử lý khói thải 2 cấp bằng nước pha hoá chất

Nước thải sau khi qua thiết bị xử lý khói thải được dẫn vào thiết bị lọc muội và cặn rồi

thải ra ao Tro, xỉ và muội được đem chôn lấp

* Các thông số kỹ thuật: Công suất đốt của hai lò đốt thứ 2 và thứ 3: 60 – 80 m3/ngày

Bảng 2.2: Các thông số của các lò đốt ở Công ty TNHH Hưng Thịnh, Hải Phòng

Tên lò đốt

Công suất (m 3 /ngày) Thứ 1 Thứ 2

Nhiệt độ vận hành ( 0 C)

Nhiên liệu đốt

bổ xung

Trong

ống khói

Môi trường xung quanh

Là lò đốt của Viện Hóa học nay là Viện Công nghệ môi trường thiết kế đốt 20kg rác y

tế/h Thể tích buồng thứ cấp 0.8m3, buống sơ cấp 0.3 m3 Có bộ phận hấp thụ dung dịch

kiềm khói thải lò đốt Nạp liệu thuận tiện bằng tay, tro xỉ sau mỗi mẻ đốt rơi xuống

khay chứa và kéo ra ngoài Lò đốt được đánh giá là tiết kiệm nhiên liệu đốt 0.25

kgDO/kg rác y tế

* Lò đốt chất thải y tế CEETIA-yt30

Công nghệ xử lý: Chất thải y tế đã được phân loại tại nguồn được đóng túi → Cân, đo

→ Vận chuyển đến nhà lò → Tích chứa trong thùng chứa chuyên dụng → Đốt trong

buồng đốt có cấp gió thổi cưỡng bức, điều khiển tự động hoặc thủ công → Xử lý bụi

của khói bằng phun nước có kết hợp với hoá chất → Thải khói sau khi xử lý thông qua

ống khói Nước thải sau khi qua thiết bị xử lý được dẫn vào thiết bị lọc muội và cặn rồi

dẫn ra nguồn thải Tro, xỉ và muội được đem chôn lấp đặc biệt Rác thải đem đốt: Tỷ

trọng: 0,12 – 0,35 tấn/m3, Nhiệt trị: 2000 – 2500 kcal/kg - Thành phần: Tuỳ thuộc vào

loại chất thải y tế đem dốt

* Lò đốt chất thải công nghiệp nguy hại CEETIA – CN150

Công nghệ xử lý: Chất thải rắn chưa được phân loại tại nguồn → khu xử lý → trạm

cân, đo → đến xí nghiệp đốt rác → phân loại thủ công → giảm kích thước → phân

phối và hỗn hợp → đốt trong buồng đốt có cấp gió cưỡng bức điều chỉnh tự động hoặc

thủ công Khí thải có nhiệt độ cao ra khỏi buồng đốt → tận dụng nhiệt → xử lý bụi

bằng phun nước (2 cấp Xyclon ướt) → xử lý các khí độc hại phun nước có kết hợp với

hoá chất → xử lý điôxin/ furan (1 cấp HP điôxin) → ống khói Nước thải sau khi qua

thiết bị xử lý → thiết bị tách muội và cặn rồi dẫn ra ao Tro, xỉ và muội được đem chôn

lấp đặc biệt

Những bài học kinh nghiệm về thực tế hoạt động của các lò đốt

Lò đốt CEETIA-CN150 lắp đặt và đốt khu xử lý chất thải công nghiệp ở Khu liên hợp

xử lý chất thải Nam Sơn và có những ưu điểm sau:

- Công suất đốt 100-120 kg/h là tương đối lớn Nhiệt độ đốt hai buồng đạt yêu

cầu, tự động nạp dỡ liệu Xử lý khí thải có hiệu quả

- Quá trình vận hành là tự động hoặc bán tự động, do đó có thể theo dõi và điều

chỉnh nhiệt độ đốt một cách kịp thời để đảm bảo năng suất, an toàn

Tuy nhiên, việc nạp liệu 4 lần/h sẽ gây tổn thất nhiệt và thoát khí độc hại qua cửa nạp

liệu Tiêu hao nhiên liệu và điện năng so với kg CTNH là tương đối lớn Vận hành, bảo

dưỡng yêu cần chi phí lớn hơn do tuổi thọ không cao của các thiết bị phụ trợ (đầu đốt,

quạt)

Sử dụng lò đốt để tiêu hủy CTNH không phải là mới tại Việt Nam, đơn vị sản xuất lò

đốt rác của Việt Nam với tên sản phẩm có nhãn hiệu VHI-20, TS-20, CAMAT, cùng

tồn tại với các lò đốt rác ngoại nhập Mục tiêu phấn đấu của các nhà sản xuất chế tạo lò

đốt tiết kiệm ngoại tệ, nâng cao năng lực sản xuất, kỹ năng cơ khí, sản xuất lò trong

nước và phát huy các sáng kiến, áp dụng công nghệ tìm kiếm của Việt Nam trên cơ sở

học tập kinh nghiệm thế giới Như đa phần các lò sản xuất mới chủ yếu là công suất

nhỏ, các lò công suất trên 100kg/h đã từng bước được nghiên cứu triển khai, điển hình

là công nghệ lò đốt CEATIMA-150 và một số lò nhập Del Monego, HOVAL-G Một

số nhận xét nổi bật về lò chế tạo trong nước: Nạp liệu chưa hợp lý, thời gian lưu khói

tại buồng thứ cấp chưa đảm bảo Không theo dõi được chế độ công nghệ đốt và hiệu

suất xử lý khói lò

Một số kinh nghiệm thiết kế được tổng kết trong khi nghiên cứu thiết kế và vận hành lò

đốt rác tại Việt Nam:

+ Năng suất thiết kế kinh nghiệm của các lò đốt NStk KN(kg/m3 thiết bị.h) được chia

thành các loại chính, có năng suất thiết kế trung bình/m3 thể tích buồng đốt/h từ

70(kg/m3 thiết bị.h), 90(kg/m3 thiết bị.h), 110(kg/m3 thiết bị.h)

+ Tỷ lệ giữa buồng đốt thứ cấp và sơ cấp dao động trong khỏang 0.25-0.6

+ Tỷ lệ cấp không khí đối với rác y tế 13.6kg kk/5,2 kg rác

Hiện nay, để xử lý CTNH công nghệ thế giới không chỉ dừng ở công nghệ lò nhiệt

phân hai buồng đốt tĩnh với nguyên lý 3T: Nhiệt độ, chế độ đảo trộn, thời gian lưu trên

1 s được thiết kế cho công suất vừa và nhỏ mà bắt đầu chuyển sang đốt CTNH trong lò

đốt quay công suất lớn với suất đầu tư lớn, công nghệ - kỹ thuật xử lý khói thải nhiều

cấp, đồng bộ để xử lý khói thải

3 Mục tiêu, chỉ tiêu kinh tế -kỹ thuật lò đốt dự án KCO3.DA02

3.1 Mục tiêu dự án KC03.DA02

Với các tiếp cận trên mục tiêu của dự án KC03:1-) Nghiên cứu hòan thiện công nghệ

đốt nhiệt phân hai buồng đốt, lồng ghép biện pháp kiểm soát - xử lý các chất ô nhiễm

trong khói thải lò đốt 2-) Tính tóan thiết kế lò đốt rác tự động nhằm đáp ứng các yêu

cầu tính tóan thiết kế lò đốt cho các đối tượng rác thải khác nhau: rác sinh hoạt, rác y

tế, rác công nghiệp độc hại khác nhau, công suất xử lý thay đổi phù hợp với cơ sở xử

lý, các địa phương 3-) Chế tạo lò đốt rác công suất phù hợp với quy mô đầu tư và quản

lý vận hành của các khu công nghiệp, các địa phương Lập phương án vận hành tiết

kiệm chi phí nhiên liệu

Bên cạnh đó, việc tính tóan thiết kế lò đốt tự động hóa phải được tự động hóa nhằm đặt

cơ sở khoa học nền móng cho việc chế tạo các lò đốt công suất công suất khác nhau và

lò đốt công suất lớn, từng bước tiếp cận với tính tóan thiết kế chế tạo lò đốt phức tạp

như lò đốt quay đáp ứng nhu cầu xử lý CTNH

3.2 Các chỉ tiêu kinh tế – Kỹ thuật

+ Lò đốt UCE80 hoàn thiện phần tự động nạp liệu nhằm đảm bảo nhiệt lò đốt ở cả hai

buồng đốt

+ Kiểm soát qui trình đốt qua các thông số được kiểm soát tại các đồng hồ đo tự động

+ Giảm thiểu và xử lý khí - phân tích khí - kiểm soát nồng độ khí thải ra môi trường

thuận tiện

+ Lò đốt được thiết kế, vận hành, bảo dưỡng thuận tiện, dễ dàng thay đổi chế độ đốt

theo loại rác nhiệt trị, độ ẩm khác nhau

+ Công suất sử dụng lò đốt cao, tự động điều khiển

+ Tiết kiệm chi phí vận hành (nhiêu liệu, điện, nước, nhân công)

+ Thiết bị phụ tuổi thọ cao Công suất thiết kế: 80-100 kg/h, công suất vận hành

70-80kg/h, vận hành liên tục trong ngày

+ Chuyển giao công nghệ - hướng dẫn vận hành theo chương trình kín: lý thuyết - vận

hành - duy tu bảo dưỡng - nhật ký - quản lý

Phần 2: Các kết quả thực hiện dự án

1 Nghiên cứu cơ sở quá trình cháy - dự báo khí cháy

1.1 Cơ sở lý thuyết cháy chung

1.1.1 Thành phần chất thải rắn nguy hại, nhiệt trị

Thành phần rác thải được chia 3 thành phần chính: thành phần cháy, tro, ẩm Cả ba

thành phần trên đều thay đổi rất khác nhau đối với các loại rác khác nhau và đòi hỏi

các nghiên cứu khảo sát thích hợp Thành phần hóa học của các chất cháy trong nhiên

liệu lỏng/rắn gồm có cacbon (CP); hydro (HP), nitơ (NP), oxy (OP), lưu huỳnh (SP), độ

tro (AP) và độ ẩm (WP) (1) Tỷ lệ giữa độ ẩm: thành phần cháy: độ tro là thông số quan

trọng với nhiêu liệu và chất thải đốt Ta có:

CP + HP + NP + OP + SP + AP + WP = 100% (1)

CTNH có thêm nhiều hợp chất như chất hữu cơ, các chất dung môi, các loại mỡ, các

PCB, hợp chất chứa Clo vv với các tỷ lệ khác nhau

Xử lý chất thải rắn công nghiệp nguy hại bằng phương pháp đốt hiện nay là một nhu

cầu cấp thiết Chất thải rắn công nghiệp nguy hại có nhiệt trị tính theo trọng lượng khá

cao nhưng tỷ trọng của chất thải rắn lại thấp (tỷ trọng trung bình là 0,3 tấn/m3) và khi

đốt quá trình cháy diễn biến rất phức tạp Một số loại chất thải rắn công nghiệp khác

như dầu cặn trong kho chứa dầu và sửa chữa tầu chở dầu có nhiệt trị cũng khá cao

nhưng lại chứa nhiều chất trơ, cặn, sơn chống gỉ, cát, nên khi đốt là rất khó và tạo ra

nhiều muội Một số loại chất thải rắn công nghiệp ngành hoá chất khi đốt lại tạo ra

nhiều chất độc hại

Thành phần chất thải rắn công nghiệp nguy hại rất đa dạng tuỳ theo loại chất thải rắn

công nghiệp của từng ngành Tuy vậy, về thành phần hoá học các chất trong chất thải

rắn công nghiệp nguy hại các ngành cũng gần nhau Dựa theo thành phần các chất

trong chất thải rắn nguy hại của một số ngành công nghiệp, trong tính toán lò đốt ta có

thể ước lượng thành phần hoá học các chất như sau:

Bảng 2.1: Các thông số về thành phần chất thải của các loại chất thải [10]

1.1.2 Nhiên liệu sử dụng để đốt

Nhiên liệu sử dụng trong đốt chất thải rắn có thể sử dụng các loại nhiên liệu như là:

than, dầu hoặc khí đốt thiên nhiên Đánh giá theo hiệu quả kinh tế và hiệu suất đốt của

lò đốt cũng như về mặt môi trường, thì nhiên liệu dùng để đốt trong lò đốt chất thải rắn

nguy hại chọn là dầu đốt

Dầu đốt trong các lò công nghiệp chủ yếu là dầu DO và dầu diezel, để sử dụng một

cách có hiệu quả nhất về hiệu suất đốt, kinh tế và đặc biệt về mặt môi trường ta chọn

dầu DO loại chứa ít lưu huỳnh để đốt trong lò đốt chất thải rắn công nghiệp nguy hại

Dầu DO loại chứa ít lưu huỳnh khi đốt tạo ra ít khí độc hại và giá thành rẻ hơn Về

thành phần dầu DO thường chứa các chất cho ở bảng sau đây:

Bảng 2.3: Thành phần các chất trong dầu DO [12]

Thiết kế lò đốt than, dầu thì thành phần nhiên liệu đốt phải được nghiên cứu tương tự

1.1.3 Nhiệt trị của chất đốt rắn/lỏng

Nhiệt trị của nhiên liệu rắn/lỏng có thể được xác định theo công thức thực nghiệm sau:

qC = 81.Clv + 300 Hlv – 26.( Olv - Slv) – 6.(9 Hlv + Wlv) kcal/kgNL (2)

1.2 Tính toán sản phẩm cháy

1.2.1 Tính công nghệ đốt

Dựa trên các phản ứng cháy, ta xác định được: 1) lượng oxy cần cho quá trình cháy, 2)

lượng không khí cần cung cấp và 3) lượng sản phẩm cháy (SPC) do 1 kg nhiên liệu

rắn/lỏng thải ra, 4) tính nộng độ các chất trong SPC và nhu cầu kiểm sóat: SO2, NOx,

CO, CO2 và tro xỉ, bụi

1.2.2 Lý thuyết quá trình đốt cháy

Đốt CTNH và đốt nhiên liệu là quá trình ôxy hoá nhiệt độ cao, có mặt của oxy không

khí Phản ứng hoá học xảy ra giữa thành phần cháy được có trong nhiên liệu rắn/lỏng

một lượng nhiệt, phát sáng và làm thay đổi về vật lý và hoá học phức tạp của các thành

phần đưa vào đốt Quá trình chia thành 4 giai đoạn chính sau: a) sấy nóng, khô nhiên

liệu, chất thải rắn; b) thoát chất bốc, tạo cốc; c) cháy chất bốc/cháy cốc; d) Tạo tro, xỉ

Các giai đoạn của quá trình cháy tiến hành liên tục và xen kẽ nhau, thời gian phụ thuộc

yếu tố: đặc tính nhiên liệu rắn/lỏng, cấu tạo buồng đốt và phương thức vận hành Đối

với nhiên liệu lỏng không có giai đoạn tạo cốc và tạo xỉ nhưng có quá trình tạo bồ

hóng Các phương trình cháy và sản phẩm cháy được mô tả ở phần trên

1 Giai đoạn sấy nóng – sấy khô chất thải rắn và nhiên liệu

CTNH và nhiên liệu đưa vào buồng đốt đang vận hành nhận nhiệt từ không khí nóng,

các SPC theo phương thức đối lưu/bức xạ; từ lớp CTNH đang cháy theo phương thức

dẫn nhiệt và bức xạ; từ tường của buồng đốt theo phương thức chủ yếu là bức xạ

CTNH/nhiên liệu nhận nhiệt, hàm ẩm giảm dần; nhiêt độ tăng đến 1000C lượng ẩm sẽ

bốc hơi với cường độ mạnh, nhiên liệu và chất thải rắn được sấy nóng và sấy khô

2 Giai đoạn thoát chất bốc và tạo cốc:

Sau khi được sấy khô, nếu cung cấp nhiệt thì nhiệt độ của CTNH và nhiên liệu sẽ tăng

lên rất nhanh Khi nhiệt độ lớn hơn 2500C, ẩm còn sót lại, chất bốc (chất cháy được:

như khí H2, CO ) thoát dần ra và có thể bắt đầu bắt cháy Tốc độ, điểm bắt đầu thoát

chất bốc tuỳ thuộc từng loại chất thải rắn và nhiên liệu; hợp chất hữu cơ nhiều hyđrô dễ

thoát chất bốc, phân huỷ và dễ cháy nhưng sinh nhiệt không cao, ngọn lửa không sáng

3 Giai đoạn cháy: Giai đoạn này xảy ra: a) cháy kiệt CTNH ở cuối mỗi mẻ đốt, nhiệt

lượng tiêu thụ cho nung xỉ của lò đốt nhỏ hơn 0,5% b) cháy khí: quá trình đốt các khí

được oxy hoá, một phần nhỏ quá trình cháy các khí xảy ra ỏ trên bề mặt CTNH còn lại

các khí sẽ oxy hoá trong buồng đốt thứ cấp ở nhiệt độ đạt tới 10500C c) Quá trình cháy

sau để đốt cháy kiệt chất chưa cháy ở buồng đốt thứ cấp, tại đây cấp thêm không khí

đốt cháy hết khí CO… chứa trong khói thải Thời gian lưu lại của dòng khí tại đây

khoảng 1 - 2 giây ở nhiệt độ thấp nhất là 9500C và cao nhất là 11000C Tốc độ cháy phụ

thuộc: Nhiệt độ, nồng độ chất cháy trong nhiên liệu rắn/lỏng ở một nhiệt độ nhất định,

tốc độ cháy phụ thuộc chủ yếu vào nồng độ chất cháy được trong hỗn hợp nhiên liệu

rắn/lỏng và không khí Nồng độ thấp tốc độ cháy chậm, khi nồng độ cao tốc độ cháy

nhanh hơn ở nồng độ nhất định, tốc độ cháy phụ thuộc nhiều vào: Nhiệt độ, ảnh

hưởng nhiệt độ tới quá trình cháy lớn hơn rất nhiều so với ảnh hưởng của nồng độ Khi

chất thải rắn và nhiên liệu được sấy nóng đến nhiệt độ bắt lửa thì quá trình cháy xảy ra

• Phản ứng cháy của chất thải rắn và nhiên liệu:

Trong chất thải rắn và nhiên liệu chứa chủ yếu các thành phần C, H, N, S, ở nhiệt độ

cháy sẽ xaỷ ra phản ứng cháy với oxy trong không khí, nếu giả thiết chất thải rắn và

nhiên liệu là CxHyNzStPnClm thì có thể biểu diễn phản ứng chung như sau:

CxHyNzStPnClm + O2 → CO + CO2 + H2O + NOX + SO2 + P2O5 + HCl + Q

1.2.3 Phản ứng cháy - Công nghệ đốt

Các phản ứng cháy:

1) Đối với cacbon

• Khi cháy hoàn toàn: C + O2 → CO2

hay là: kg C kg O kg CO 8100kcal/kg C

12

4412

32

• Khi cháy không hoàn toàn: C + O2 → CO

21

hay là: kg C kg O kg CO 2440kcal/kg C

12

2812

2

4

364

ở nhiệt độ cao thì NO2 bị phân huỷ gần hết theo phản ứng nghịch

6) Phản ứng cháy của photpho: 4 P + 5 O2 = 2 P2O5 + QP (10)

7) Phản ứng cháy của clo: Trong quá trình cháy ở buồng đốt, clo chứa trong chất

thải rắn và nhiên liệu kết hợp tạo thành phân tử khí Cl2, khí Cl2 gặp hơi nước trong

buồng đốt sẽ phản ứng theo phương trình sau:

Cl2 + H2O ⇔ 2 HCl + 1/2 O2 (11)

• Xét phản ứng (8), hằng số phản ứng giữa NO và O2 là Kp được tính theo công

thức:

2 2

2 2 O

NO

NO P

P P

P

K = với PNO, PNO2, PO2 là áp suất khí cháy tương ứng

Hằng số Kp phụ thuộc nhiệt độ và được tính theo công thức sau:

839,210.5lg7,1

T

Xét phản ứng (11) giữa Clo và hơi nước, đây là phản ứng thuận nghịch có hằng số cân

bằng được tính như sau:

O H Cl

O HCl P

P P

P P K

2 2

2 / 1 2 2

= Sự phụ thuộc hằng số cân bằng K P theo nhiệt

độ là theo tỷ lệ thuận, khi nhiệt độ tăng thì K P sẽ tăng Trong khoảng nhiệt độ từ 900 –

11000C thì K P có giá trị là tương đối lớn (K P >10) Như vậy, ở khoảng nhiệt độ này

trong buồng đốt thì phản ứng (11) không đạt được trạng thái cân bằng mà có xu hướng

xảy ra theo chiều thuận, nghĩa là khí Clo luôn có xu hướng phản ứng để tạo ra sản

phẩm Vì vậy hàm lượng khí Clo chứa trong chất thải rắn và dầu đốt nhưng nói chung

là rất nhỏ và được coi là khí vết

Ngoài ra còn có các phản ứng : CH4 + O2 → CO2 + H2O

CnHm + (n + m/2) O2 → n CO2 + m H2O

• Phản ứng dây chuyền khi cháy chất khí:

Một số chất khí cháy được như H2, CO trong giai đoạn sấy và thoát chất bốc khi gặp

oxy trong không khí sẽ xảy ra các phản ứng oxy hoá và toả nhiệt mạnh Khi nhiệt độ

còn thấp tốc độ phản ứng chậm nhiệt phát ra chưa đủ nóng để toả ra ánh sáng; khi nhiệt

độ nâng cao, tốc độ phản ứng tăng lên gấp hàng trăm hàng nghìn lần so với các phản

ứng hoá học thông thường do có ảnh hưởng của phản ứng dây chuyền (nhờ các trung

tâm hoạt động như các nguyên tử tự do H*, O* hoặc gốc OH* trong quá trình cháy

dây chuyền có thể lại tạo ra nhiều trung tâm hoạt động mới Ví dụ phản ứng dây

chuyền của chất khí chủ yếu là H2, CO, ví dụ với H2

- Phản ứng cháy dây chuyền của khí H 2 qua các phản ứng sau:

3 H2 + O2 + O* → 2 H2O + 2 H* + O

3 H2 + O2 + OH* → 2 H2O + 2 H* + OH

3 H2 + O2 + H* → 2 H2O + 3 H*

Từ các phản ứng trên ta thấy mỗi trung tâm hoạt động O*, H* hoặc OH* đã góp phàn

làm cháy 3 phân tử H2, và sau một chu kỳ cháy lại sinh thêm 3 trung tâm hoạt động

mới cùng sản phẩm cháy cuối cùng là hơi nước

4 Giai đoạn tạo tro, xỉ

Chất không cháy trong CTNH sẽ tạo thành tro và xỉ Tác động nhiệt, nhiên liệu và chất

thải rắn sẽ thay đổi nhiều về mặt tính chất vật lý và hoá học Nước trong một số chất

như thạch cao (CaSO4.2H2O) hoặc Al2O3.2SiO2.2H2O sẽ bốc hơi ở nhiệt độ khoảng 500

0C Khi nhiệt độ tiếp tục nâng cao một số muối khoáng phân huỷ thành các oxit và CO2

tự do thoát ra ngoài ở nhiệt độ khoảng 500 0C phản ứng phân huỷ có dạng:

MgCO3 → MgO + CO2 ↑

ở nhiệt độ khoảng 800 – 950 lại xảy ra các phản ứng phân huỷ sau:

FeCO3 → FeO + CO2 ↑ CaCO3 → CaO + CO2 ↑

Nhiệt độ tiếp tục nâng cao, thành phần trong tro lần lượt nóng chảy, đầu tiên là các kim

loại kiềm và các hợp chất của chúng (K2O, Na2O nóng) nóng chảy ở 800–10000C và

các clorua, sulfua sắt (FeS2) có thể nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 800 – 10700C Khi

trong môi trường oxy hoá sẽ chuyển thành Fe2O3

1.2.4 Cơ sở quá trình cháy chất thải rắn

CTNH đưa vào buồng đốt đang vận hành có sẵn không khí, SPC sẽ nhận nhiệt từ không

khí nóng, lớp chất thải đang cháy, tường lò nhiệt độ cao, làm lượng ẩm trong chất thải

sẽ bốc hơi, chất thải được sấy khô Nếu được cung cấp tiếp nhiệt độ, chất bốc sẽ thoát

dần ra Hơi nước, chất bốc bao bọc lấy cục chất thải rắn làm cản trở sự tiếp xúc giữa

trung tâm hoạt động với oxy Một mặt các phản ứng cháy tạo SPC, sự khuyếch tán theo

xu thế đồng đều nồng độ các khí nên hình thành sự phân bố các chất khí xung quanh bề

mặt cục chất thải rắn theo mô hình sau:

Nhờ sự khuyếch tán của hơi nước và chất bốc ra ngoài và sự khuyếch tán của oxy vào

trong tạo khả năng tiếp xúc với bề mặt cốc tạo thành phản ứng cháy Các sản phẩm

cháy mới tạo thành cũng tạo thành một lớp bao bọc cục chất thải và ngăn cách sự tiếp

xúc với oxy, nhưng quá trình khuyếch tán vẫn xảy ra nên quá trình cháy vẫn được tiếp

tục Quá trình khuyếch tán đồng đều nồng độ các khí hình thành nên sự phân bố các

chất khí xung quanh bề mặt cục chất thải rắn Phân bố như sau:

Hình 3: Sự phân bố các khí xung quanh cục chất thải rắn

- Khí oxit cacbon: Nằm sát chất thải rắn, có nồng độ lớn nhất, càng ra xa thì

lượng khí CO càng giảm vì cốc có nhiệt độ cao khi gặp oxy xảy ra đồng thời 2 phản

ứng cháy:

C + 1/2 O2 → CO và C + O2 → CO2Khí CO và CO2 tạo thành có tỷ lệ phụ thuộc vào nhiệt độ trong buồng đốt là chủ yếu,

nhiệt độ càng cao tỷ lệ khí CO càng lớn Khi cacbon ở trên mặt cốc có nhiệt độ cao,

nếu thiếu oxy mà gặp CO2 , xảy ra phản ứng hoàn nguyên thu nhiệt: C + CO2 → 2 CO

Bên cạnh đó, nếu có hơi nước tiếp xúc với mặt cốc có nhiệt độ cao sẽ có phản ứng khí

hoá theo phản ứng: C + H2O → CO + H2

ở càng xa mặt cốc nồng độ khí CO càng giảm do có sự khuyếch tán khí CO và do khí

O2 tiếp xúc với CO gây nên phản ứng: CO + 1/2 O2 → CO2

- Khí cácbonic: quá trình oxy hoá mặt cốc sẽ tạo thành đồng thời khí CO2 và

CO Khí CO khuyếch tán ra ngoài gặp oxy sẽ cháy tạo thành khí CO2, càng ra ngoài bề

mặt cốc do khuyếch tán nên nồng độ khí CO2 giảm dần

- Khí oxy: Oxy khuyếch tán từ ngoài vào mặt cốc, phản ứng với khí CO bên

ngoài nên càng vào nồng độ khí O2 giảm, nồng độ khí O2 sát bề mặt cốc có nồng độ

nhỏ nhất

Vậy, CTNH cháy triệt để cần có các điều kiện: a) Nhiệt độ phải đủ cao b) Hệ số không

khí thừa thích hợp, nếu nhỏ quá thì không đủ oxy cho quá trình cháy, nếu lớn quá sẽ

làm giảm nhiệt độ trong buồng đốt c) Thời gian lưu khí ở buồng đốt đủ dài

2 Tính thiết kế lò đốt chất thải rắn công nghiệp nguy hại

2.1 Tính toán cân bằng vật chất

2.1.1 Sơ đồ cân bằng vật chất vào ra khỏi buồng đốt

Theo định luật bảo toàn khối lượng thì tổng lượng vật chất vào buông đốt sẽ bằng tổng

lượng vật chất ra khỏi buồng đốt, tức là GVào = GRa

- Lượng vật chất vào GVào = GCT + GD + Gkk (kg/h)

trong đó: GCT, GD , Gkk: là lượng CTNH, dầu DO, không khí đưa vào buồng đốt để

đốt trong 1 giờ (kg/h)

- Lượng vật chất mang ra khỏi buồng đốt GRa (kg/h), bao gồm lượng khói thải và

tro, xỉ mang ra khỏi buồng đốt

1 Lượng chất thải rắn công nghiệp đưa vào buồng đốt G CT (kg/h)

Chất thải công nghiệp nguy hại đem đốt có thành phần rất khác nhau, thành phần chất

thải phụ thuộc vào từng loại chất thải công nghiệp tức phụ thuộc vào từng loại hình sản

suất Khi thiết kế lò đốt cần phải phân tích cụ thể thành phần từng loại chất thải sẽ đem

đốt

Trong việc phân tích thành phần chất thải công nghiệp của từng loại hình sản suất là rất

phức tạp, thông thường chỉ phân tích thành phần chất thải của một số loại hình sản suất

điển hình

Thành phần chất thải bao gồm thành phần vật lý và thành phần hoá học, khi biết được

các thành phần này ta sẽ tính được trọng lượng mỗi thành phần trong GCT

Theo các kết quả phân tích thành phần vật lý và hoá học chất thải rắn công nghiệp nguy

hại của một số ngành công nghiệp, thì có thể ước lượng về phần trăm các thành phần

2 Lượng nhiên liệu vào để đốt G D (kg/h)

Lò đốt chất thải rắn công nghiệp nguy hại thường dùng nhiên liệu là dầu DO chứa ít

lưu huỳnh, có thành phần các chất tuỳ theo từng loại dầu DO

Giả sử trong 1 giờ lượng dầu DO cần bổ xung để đốt lượng chất thải rắn trong buồng

đốt là GD (kg/h) Trong GD kg dầu DO có các thành phần hoá học và ứng với khối

lượng trung bình theo phân tích của từng nguyên tố ở bảng sau: Từ khối lượng các

thành phần trong chất thải rắn công nghiệp và trong dầu DO ta có khối lượng tổng các

thành phần tham gia quá trình cháy

Bảng 2.4: Khối lượng các nguyên tố tham gia quá trình cháy

Nguyên tố Khối lượng (kg/h) Nguyên tố Khối lượng (kg/h)

H Hr.GCT + HD.GD N Nr.GCT + ND.GD

3 Lượng không khí vào buồng đốt G kk (kg/h) - sản phẩm cháy (SPC)

Tính lượng O2 cần thiết để đốt cháy hết các thành phần trong chất thải và trong nhiên

liệu được tính theo các công thức về dãn nở nhiệt của không khí, lượng khí cấp đủ để

cháy hòan tòan các chất cháy Bảng công thức 2.5 và bảng 2.6 và chương trình tính

tóan (Phụ lục)

Lượng O2 cần dùng cho quá trình cháy được cung cấp từ bên ngoài vào phải bằng tổng

lượng O2 cần dùng cho các phản ứng cháy trừ đi lượng O2 sinh ra ở các phản ứng và

lượng O2 có sẵn trong chất thải rắn cũng như có trong dầu đốt

- Lượng O2 cần dùng cho các phản ứng cháy được tính như sau:

Từ phản ứng (1), ta thấy:

Cứ 1 kmol C + 1kmol O2 → 1 kmol CO2

12 kg C + 32 kg O2 → 44kg CO2 hay 12 kg C + 22,4 m3tc O2 → 22,4 m3tc CO2

hay được tính theo thể tích m 3 tiêu chuẩn/kg NL, bảng 2.5, 2.6

- Đốt cháy hết lượng C cần lượng O2 là:

- O2 cã trong chÊt th¶i r¾n c«ng nghiÖp nguy h¹i lµ: Gct

Lt

không khí tự nhiên, thành phần không khí tự nhiên bao gồm:

- O2 : chiếm 21% thể tích

- N2 : chiếm 79% thể tích

- Dung ẩm d : thường chọn d = 10 (g/kg không khí)

- Khối lượng riêng của O2 : ρ = 1,4289 (kg/mO2 3)

- Khối lượng riêng của không khí : ρ = 1,29 (kg/mkk 3)

Từ đó : 2 = 0,21. 2 =0,2326

kk

O tt

kk

tt O

G

G

ρρ

Vậy lượng không khí thực tế cần thiết phải cung cấp:

2326 , 0 2

tt O tt

tt kk

Hình 4: Tương quan giữa hệ số dư không khí và nhiệt trị buồng đốt

Hệ số thừa không khí α trong thực tế áp dụng với các lò đốt thường chọn từ 1,1 – 1,25

Do chất thải rắn công nghiệp nguy hại có độ ẩm mức độ cồng kềnh thay đổi tuỳ theo

loại chất thải công nghiệp, nên để cho quá trình cháy xảy ra một cách có hiệu quả thì

theo kinh nghiệm thường chọn hệ số thừa không khí là α = 1.25 hay 1,4

Lt O

Lt kk

Xét ở trạng thái lý thuyết khi cháy hoàn toàn nhiên liệu và chất thải rắn công nghiệp

nguy hại (α = 1) thì trong khói thải gồm có CO2, SO2, N2, H2O, NO, O2 và một lượng

rất nhỏ khí Cl2, HCl, P2O5, Dioxin, Furan Ngoài ra trong khói thải còn có một lượng

tro, bụi bị cuốn theo

Ta có: GVR = Gtro + Gtrb + GW + Gkhói

1 Khối lượng tro, bụi bị cuốn theo khói thải được tính theo: G trb = a g A

Gtroxi + Gtrobay = ART.GD + GAD= ACT.GCT + 0,003.GD

Trong đó hàm lượng tro bụi bay theo khói thường chiếm 20 – 30% tổng hàm lượng có

trong tro và nhiên liệu Chọn a = 0,25

Gtrobay = 0,25.ART = 0,25.ACT GCT

Gtroxi = 0,75.AAT = 0,75.ACT.GCT

2 Khối lượng khói thải mang ra khỏi buồng đốt

Gkhói = GCO2 + GSO2 + GNO + GP2O5 + GO2 + GN2 + GHCl + GCl2 (kg/h)

- Lượng khí CO2 sinh ra khi đốt cháy cacbon:

GC CO2 = 12

44

GC = 3,67.(Cr.GCT + 0,865.GD)

- Lượng khí SO2 sinh ra khi đốt cháy S:

GS SO2 = 32

73.Clr.GCT

- L−ợng khí N2 có trong không khí cấp vào buồng đốt: GN2 = 0,7574 Gkk

- L−ợng khí O2 không tham gia phản ứng: GO2 = Gtt

O2 – GLt

O2

- L−ợng khí Cl2 có trong khói thải ra là rất ít (coi GCl2 ≈ 0), vì trong thực tế với quá

trình đốt cháy trong buồng đốt thì khí Clo phản ứng hết Khi phân tích khói thải thì có

một l−ợng rất nhỏ khí Clo và có thể coi là khí vết

Bảng 2.6 Thành phần khí thải thoát ra khỏi lò đốt

Khí thải thoát ra khỏi lò Khối l−ợng (kg/h)

CO2 3,67.(Cr.GCT + 0,865.GD)

SO2 2 (Sr.GCT + 0,004.GD)

NO 2,143 (Nr.GCT + 0,004.GD)

P2O5 2,29 Pr.GCTHCl 1,028.Clr.GCT

- GCl

H2O : là lượng hơi nước mất đi do phản ứng với clo:GCl

H2O = 71

18.Clr.GCT

Vậy, khối lượng hơi nước có trong khói thải mang ra là:

Ghn=1,32GD+GCT(0,16Cr + 9,48Hr + 0,068Nr + 0,077Pr -0,252Clr - 0,06.(Orac – Sr) + Wr)

Bảng 2.7.Cân bằng vật chất cho lò đốt

Lượng vật chất vào buồng đốt Lượng vật chất ra khỏi buồng đốt

Chất Khối lượng (kg/h) Chất Khối lượng (kg/h)

Không khí

6.[3,316.GD + GCT.(2,67Cr + 8Hr + Sr + 1,143Nr + 1,29Pr - 0,225Clr - Orac)]

Orac)]

O2

0,4.[3,316.GD + GCT.(2,67Cr + 8Hr + Sr + 1,143Nr + 1,29Pr - 0,225Clr - Orac)]

Ghn

1,32GD + GCT(0,16Cr + 9,48Hr+ 0,068Nr + 0,077Pr - 0,252Clr

- 0,06.(Orac - Sr) + Wr)

2.2 Tính toán cân bằng nhiệt lượng

2.2.1 Sơ đồ cân bằng nhiệt lượng trong buồng đốt

Theo định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng ta có tổng lượng nhiệt đưa vào

buồng đốt bằng tổng lượng nhiệt mang ra khỏi buồng đốt: QVào = QRa

• Nhiệt lượng mang vào buồng đốt bao gồm có:

- Nhiệt lượng do chất thải rắn mang vào , QCT

- Nhiệt lượng do dầu DO mang vào , QD

- Nhiệt lượng do không khí mang vào , Qkk

- Nhiệt lượng do ẩm có trong không khí mang vào , Qwkk

- Nhiệt lượng do đốt cháy chất thải rắn sinh ra , QCCT

- Nhiệt lượng do đốt cháy dầu DO sinh ra , QC

D

• Nhiệt lượng ra khỏi buồng đốt bao gồm :

- Nhiệt lượng do tro, xỉ mang ra, Nhiệt lượng do khói thải ra khỏi buồng đốt

- Nhiệt lượng do hơi nước mang ra, Nhiệt lượng tổn thất qua tường lò

- Nhiệt lượng tổn thất do mở cửa lò buồng đốt (khi cấp chất thải)

Buồng

đốt

Với : + GCT là lượng chất thải rắn công nghiệp nguy hại đưa vào buồng đốt (kg/h)

+ CCT là nhiệt dung riêng của chất thải rắn công nghiệp (kcal/kg 0C)

+ tCT là nhiệt độ của chất thải rắn được lấy theo nhiệt độ trung bình của môi

trường nơi dự kiến lắp đặt lò đốt (0C), giá trị nhiệt độ này thường ở khoảng 25 –

30 0C, ở đây ta chọn giá trị tCT = 25 0C

Do trong chất thải rắn và nhiên liệu có những thành phần cháy được (GCT1), thành phần

tro không cháy được (GCT2) và lượng ẩm chứa (GCTw) trong đó nên ta có:

QCT = QCT1 + QCT2 + QCTw (kcal/h)

Tra các bảng nhiệt dung riêng của các chất trong sổ tay ta có các giá trị về nhiệt dung

riêng của các chất ở 25 0C được xác định như sau:

• Nhiệt dung của các thành phần cháy được có trong chất thải, xác định theo công

• Nhiệt dung của không khí, hơi nước tra ở sổ tay

Như vậy ta có nhiệt dung của các chất cho trong bảng sau:

Bảng 2.8: Nhiệt dung riêng của các thành phần vật chất đưa vào buồng đốt