Đánh giá hiện trạng ô nhiễm chất thải rắn làng nghề chế biến, sản xuất gỗ tại thường tín, hà nội – nghiên cứu chế biến thành than sạch

Vì vậy, luận văn “Đánh giá hiện trạng ô nhiễm chất thải rắn làng nghề chế biến, sản xuất gỗ tại Thường Tín, Hà Nội - Nghiên cứu chế biến thành than sạch” sẽ đưa ra các giải pháp giúp môi

-

Tô Thị Hoàng Yến

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM CHẤT THẢI RẮN LÀNG NGHỀ CHẾ BIẾN, SẢN XUẤT GỖ TẠI THƯỜNG TÍN,

HÀ NỘI - NGHIÊN CỨU CHẾ BIẾN THÀNH THAN SẠCH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

-

Tô Thị Hoàng Yến

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM CHẤT THẢI RẮN LÀNG NGHỀ CHẾ BIẾN, SẢN XUẤT GỖ TẠI THƯỜNG TÍN,

HÀ NỘI - NGHIÊN CỨU CHẾ BIẾN THÀNH THAN SẠCH

Chuyên ngành: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Tuyên - Viện Công nghệ môi trường (Viện Hàn lâm Khoa học và công nghệ Việt Nam) và TS Trần Thị Huyền Nga - Đại học Khoa học tự nhiên (Đại học Quốc gia Hà Nội) - những người thầy đã tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Đồng thời tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các cán bộ phòng Công nghệ xử

lý chất thải rắn và khí thải - Viện Công nghệ môi trường Viện Hàn lâm Khoa học và công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình hoàn thành luận văn

Qua đây, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo Trường Đại học Khoa học tự nhiên (Đại học Quốc gia Hà Nội), các thầy cô trong khoa Môi trường

đã tạo điều kiện giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, người thân đã luôn ở bên cạnh, động viên, giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình học tập

Hà Nội, ngày 05 tháng 12 năm 2016

Học viên

Tô Thị Hoàng Yến

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tổng quan tình hình ô nhiễm chất thải rắn làng nghề chế biến, sản xuất gỗ tại Việt Nam 3

1.2 Các phương pháp xử lý, quản lý chất thải rắn làng nghề chế biến, sản xuất gỗ ở Viêt Nam và trên thế giới 5

1.2.1 Quản lý, xử lý chất thải rắn trong công nghiệp sản xuất gỗ trên thế giới 5 1.2.2 Quản lý, xử lý chất thải rắn làng nghề gỗ ở Việt Nam 9

1.3 Phương pháp chế tạo than sạch dạng bánh 12

1.3.1 Chế tạo than sạch dạng bánh 12

1.3.2 Các chủng loại, thành phần của sản phẩm than mùn cưa hiện có trên thị trường Việt Nam 23

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 27

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 27

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 28

2.2 Phương pháp nghiên cứu 29

2.2.1 Phương pháp thu thập số liệu 29

2.2.2 Phương pháp điều tra, khảo sát thực tế 29

2.2.3 Phương pháp thực nghiệm chế tạo than sạch 29

2.2.5 Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm 31

2.2.6 Phương pháp xử lý số liệu 32

2.2.7 Phương pháp tổng hợp 32

Thường Tín, Hà Nội 33

3.2 Đánh giá, đề xuất các phương pháp quản lý, xử lý chất thải rắn tại các làng nghề chế biến, sản xuất gỗ tại Thường Tín, Hà Nội 40

3.3 Khả năng chế tạo thành than sạch từ chất thải mùn cưa 42

3.3.1 Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng khả năng chế tạo than sạch từ mùn cưa quy mô phòng thí nghiệm 42

3.3.2 Nghiên cứu chế tạo than cacbon hóa quy mô pilot 49

3.4 Đánh giá về mặt kinh tế 51

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54

Kết luận 54

Kiến nghị 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

PHỤ LỤC 59

Bảng 1.2: So sánh giữa quá trình cacbon hóa và khí hóa 20

Bảng 3.1: Chất lượng không khí tại các cơ sở sản xuất gỗ tại Thường Tín 39

Bảng 3.2: Các thông số than cacbon hóa ở nhiệt độ 300oC 43

Bảng 3.3: Các thông số than cacbon hóa ở nhiệt độ 350oC 44

Bảng 3.4: Bảng thông số than cacbon hóa ở nhiệt độ 400oC 45

Bảng 3.5: Bảng thông số than cacbon hóa ở nhiệt độ 450oC 46

Bảng 3.6: Bảng thông số than cacbon hóa ở nhiệt độ 500oC 47

Bảng 3.7: Bảng thông số than cacbon hóa ở quy mô pilot 49

Bảng 3.8: So sánh chất lượng than mẫu với tiêu chuẩn châu Âu [20] 50

Bảng 3.9: Bảnh so sánh chất lượng than mẫu với các loại than khác có sẵn trên thị trường 50

Bảng 3.10: Bảng so sánh chất lượng than mẫu với các loại than cacbon

từ rác thải sinh hoạt thành phố Hà Nội 51

Bảng 3.11: Thành phần hóa học của gỗ 51

Bảng 3.12: Thông số khí thải của hệ thống lò đốt 53

Hình 1.2: Khuôn hút biến đổi 8

Hình 1.3: Quan hệ của làng nghề gỗ với các bên liên quan 9

Hình 1.4: Hệ thống xử lý mùn cưa tại Yên Lạc - Vĩnh Phúc 10

Hình 1.5: Các bước sản xuất than sinh học 15

Hình 1.6: Cấu tạo của gỗ [23] 16

Hình 1.7: Chu trình hệ thống khí hóa 18

Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý công nghệ một hệ thống khí hóa phát điện cỡ nhỏ 18

Hình 1.9: Bốn giai đoạn khí hóa sinh khối 19

Hình 1.10: Viên nén mùn cưa công ty Phú An Sinh 24

Hình 1.11: Thanh nén mùn cưa Công ty TNHH Tân Khải Phát 24

Hình 1.12: Than mùn cưa Công ty Nam Minh Long 25

Hình 2.1: Mùn cưa 27

Hình 2.2: Bản đồ phân bố làng nghề gỗ Huyện Thường Tín, Hà Nội 28

Hình 2.3: Sơ đồ sản xuất than mùn cưa quy mô phòng thí nghiệm 29

Hình 2.4: Lò cacbon hóa mùn cưa quy mô phòng thí nghiệm 30

Hình 2.5: Sơ đồ sản xuất than mùn cưa quy mô pilot 30

Hình 2.6: Lò cacbon hóa than mùn cưa quy mô pilot 31

Hình 3.1: Quy trình sản xuất và nguồn phát sinh chất thải trong hoạt động sản xuất và chế biến gỗ cơ bản tại Thường Tín, Hà Nội 33

Hình 3.2: Hoạt động gỗ, đục, chạm, khảm 34

Hình 3.3: Hoạt động làm mộng, chà nhám 34

Hình 3.4: Chất thải rắn làng nghề chế biến, sản xuất gỗ 35

Hình 3.7: Chất thải rắn ở làng nghề mộc Nguyên Hanh 37

Hình 3.8: Chất thải rắn ở làng nghề thôn Nhị Khê 38

Hình 3.9: Chất thải rắn ở làng nghề thôn Định Quán 38

Hình 3.10: Hiện trạng thu gom tại làng nghề 40

Hình 3.11: Xử lý mùn cƣa ở các làng nghề 41

Hình 3.12: Biểu đồ thông số than cacbon hóa ở nhiệt độ 300oC 43

Hình 3.13: Biểu đồ thông số than cacbon hóa ở nhiệt độ 350oC 44

Hình 3.14: Biểu đồ thông số than cacbon hóa ở nhiệt độ 400oC 45

Hình 3.15: Biểu đồ thông số than cacbon hóa ở nhiệt độ 450oC 46

Hình 3.16: Biểu đồ thông số than cacbon hóa ở nhiệt độ 500oC 47

Hình 3.17: Sản phẩm than mùn cƣa 49

Hình 3.18: Thiết bị sản xuất than mùn cƣa quy mô pilot công suất 30 kg nguyên liệu/mẻ 52

Hình 3.19: Cân bằng vật chất quá trình cacbon hóa 53

MỞ ĐẦU

Ở Việt Nam hiện nay có rất nhiều làng nghề gỗ truyền thống nổi tiếng như: Chàng Sơn, Canh Nậu, Sơn Đồng (Hà Nội); Đồng Kỵ (Bắc Ninh); La Xuyên (Nam Định); Kim Bồng, Văn Hà (Quảng Nam) Có những làng nghề đã tồn tại hàng trăm năm, mang lại công ăn việc làm cho hàng nghìn người, nhiều nghệ nhân được cả thế giới biết đến Xã Phù Khê (thị xã Từ Sơn - Bắc Ninh) có tới 2000 hộ tham gia sản xuất đồ gỗ mỹ nghệ (chiếm 90% số hộ trong xã), tạo việc làm ổn định cho trên 8000 lao động trong và ngoài xã với mức thu nhập bình quân từ 4 đến 5 triệu đồng/người/tháng Riêng thợ cả có tay nghề cao thu nhập từ 10 đến 12 triệu đồng/người/tháng [27]

Tuy nhiên, các làng nghề chế biến gỗ chủ yếu nằm xen lẫn với các khu dân

cư đông đúc, thậm chí nhiều hộ gia đình lấy luôn nhà để làm xưởng chế biến thủ công Quá trình chế biến gỗ gây ô nhiễm tiếng ồn bởi tiếng động cơ chạy ngày đêm, bụi gỗ bay mù mịt bởi công đoạn chà gỗ gây ô nhiễm không khí thậm chí là nguồn nước Bên cạnh đó, trong quá trình hoạt động, mùn cưa, gỗ vụn rất lớn ra khu vực xung quanh, khiến môi trường bị ô nhiễm, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người dân

Hiện nay, ở Việt Nam hầu hết các làng nghề gỗ xử lý chất thải rắn tự phát như thiêu đốt, chôn lấp Cũng có các cách xử lý khá thân thiện với môi trường như

sử dụng mùn cưa để làm vật liệu trồng nấm, làm phân hữu cơ, chế tạo thành viên nén xuất khẩu Nhưng phần lớn chất thải vẫn để tràn lan ngoài môi trường gây ô nhiễm nghiêm trọng cho dân cư Vì vậy, rất cần thiết sự đánh giá mức độ ô nhiễm

do chất thải rắn làng nghề gỗ để những người quản lý có thể đưa ra biện pháp quản

lý, xử lý hữu hiệu tình trạng ô nhiễm đó Bên cạnh đó nếu có thể đưa ra được một cách xử lý thân thiện với môi trường thì cũng vô cùng cần thiết cho giải pháp xử lý

ô nhiễm

Vì vậy, luận văn “Đánh giá hiện trạng ô nhiễm chất thải rắn làng nghề chế biến, sản xuất gỗ tại Thường Tín, Hà Nội - Nghiên cứu chế biến thành than sạch” sẽ đưa ra các giải pháp giúp môi trường làng nghề chế biến sản xuất gỗ hạn chế ô nhiễm, đồng thời chế tạo được nguồn nguyên liệu an toàn, chi phí thấp

Các nội dung nghiên cứu của luận văn:

- Thực trạng ô nhiễm chất thải rắn tại các làng nghề chế biến, sản xuất gỗ tại Việt Nam, Hà Nội

- Đánh giá, đề xuất các hướng xử lý, quản lý chất thải rắn làng nghề

- Nghiên cứu chế tạo than sạch từ nguồn chất thải rắn mùn cưa

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan tình hình ô nhiễm chất thải rắn làng nghề chế biến, sản xuất gỗ tại Việt Nam

Việt Nam hiện nay có khoảng trên 300 làng nghề chế biến, sản xuất gỗ (làng nghề gỗ), với gần 50% số làng nghề này tập trung tại vùng Đồng bằng Sông Hồng Theo ước tính, lượng gỗ nguyên liệu sử dụng hàng năm cho các làng nghề gỗ trong

tỉ đô la/năm Các làng nghề hiện nay cung cấp trên 80% tổng đồ gỗ nội thất và xây dựng cho thị trường nội địa [3]

Về quy mô hoạt động, đa số các làng nghề gỗ hiện nay có quy mô nhỏ, chủ yếu là hình thức hộ gia đình, với khoảng 10-15 lao động/cơ sở và chủ yếu là lao động phổ thông Hầu hết tại các cơ sở này chủ và người làm thuê không có hợp đồng lao động mà thường tự thỏa thuận miệng với nhau về công việc và tiền công Quy mô vốn sản xuất của các hộ thường nhỏ, khoảng dưới 10 tỉ đồng/hộ Quy mô nhỏ về vốn và lao động tạo ra sự linh động trong tổ chức sản xuất kinh doanh, điều này tạo động lực thúc đẩy làng nghề gỗ phát triển

Khác với ngành công nghiệp chế biến gỗ xuất khẩu có sử dụng công nghệ hiện đại nhằm tiết kiệm nguyên liệu đầu gia tăng giá trị sản phẩm, nhiều làng nghề

gỗ hiện nay chủ yếu sử dụng công nghệ thô sơ, điều này ảnh hưởng đến giá và chất lượng sản phẩm cuối cùng Một số làng nghề gỗ truyền thống sử dụng lao động tay nghề cao, tạo ra sản phẩm độc đáo có giá trị gia tăng cao, phục vụ thị trường trong nước và xuất khẩu

Đồ gỗ của Việt Nam đã được xuất khẩu đến 120 thị trường trên toàn thế giới

Mỹ, EU, Nhật Bản, Trung Quốc là những thị trường tiêu thụ chính của đồ gỗ Việt

Nam, trong đó chỉ riêng thị trường Mỹ và EU đã chiếm trên 80% tổng kim ngạch xuất khẩu về các sản phẩm này Năm 2011, tổng kim ngạch xuất khẩu gỗ và các sản phẩm gỗ của Việt Nam đã đạt trên 3,9 tỷ USD

Các làng nghề này sử dụng một lượng gỗ nguyên liệu tương đối lớn để sản xuất các mặt hàng phục vụ nhu cầu trong nước và xuất khẩu Năm 2007, các làng nghề chế biến gỗ ở Đồng bằng sông Hồng sử dụng trên 221.600 m3

gỗ trong tổng số 305.600 m3 gỗ của tất cả các làng nghề cả nước Nguồn nguyên liệu trong nước chỉ đáp ứng được 20%; phần còn lại (80%) được nhập khẩu từ nước ngoài [3]

Tính đến năm 2010 cả nước có trên 300 làng nghề gỗ, dự kiến đến năm 2015

sẽ phát triển trên 350 làng nghề

Phân bổ các làng nghề gỗ được thể hiện theo bảng 1.1:

Bảng 1.1: Phân bố các làng nghề chế biến gỗ của Việt Nam năm 2009

Tốc độ tăng trưởng về số lượng làng nghề chế biến gỗ trong 5 năm từ 2010 -

2015 khoảng 23% Mặc dù số lượng làng nghề gỗ chỉ chiếm tỷ lệ 6.6% trên tổng số làng nghề (300/4.575), nhưng giá trị sản xuất và tổng doanh thu của các làng nghề gỗ chiếm 50% tổng giá trị của 6 nhóm làng nghề (32.000 tỷ/69.000 tỷ) Giá trị kim ngạch xuất khẩu của các làng nghề gỗ và lâm sản ngoài gỗ là 200 triệu USD, chiếm 25% tổng số kim ngạch của tất cả làng nghề Việt Nam [8] Trên 80% đồ gỗ nội thất

và đồ gỗ xây dựng trên thị trường nội địa được sản xuất từ các làng nghề chế biến gỗ Các làng nghề gỗ đã thu hút được trên 300.000 lao động làm việc thường xuyên, chiếm 20% số lượng lao động của các loại hình làng nghề khác

Đối với các cở sở chế biến, sản xuất gỗ chất thải rắn bao gồm vỏ cây, bìa bắp, cành ngọn, mùn cưa, phoi bào, bụi gỗ mịn Ước tính với tỷ lệ sử dụng gỗ khoảng 50% đối với các sản phẩm mộc thì lượng phế thải rắn phát sinh là rất lớn Phần lớn các cơ sở sản xuất nhỏ, phân tán không đầu tư thiết bị sấy gỗ thì lượng phế thải rắn này được chưa thu gom để sử dụng có hiệu quả, mà thường được đốt tạo ra khí thải gây ô nhiễm môi trường Mặt khác, nguồn phế thải rắn nếu không quản lý tốt sẽ là một nguy cơ gây cháy cho cơ sở sản xuất Nếu phát triển cơ sở chế biến gỗ theo quy hoạch, theo từng cụm thì có thể tận dụng tối đa lượng phế thải rắn

để sản xuất ván dăm, viên đốt, làm giá thể nuôi trồng nấm

Mùn cưa với thành phần chính là cellulose, là một chất khó tiêu hóa cho con người, chúng từng được sử dụng như là một chất độn trong một số thực phẩm ít calo như vỏ xúc xích, bánh mì

Với cấu trúc phức tạp mùn cưa chứa các loại đường lên men có thể được sử dụng để sản xuất ethanol cellulosic Việc sản xuất này khó khăn hơn so với việc chuyển đổi thành ethanol từ các chất tinh bột truyền thống như ngũ cốc Quá trình

sử dụng bao gồm việc thủy phân phá hủy cấu trúc cellulose của mùn cưa, tiếp theo

là thủy phân enzyme để tách chiết đường cho quá trình lên men ethanol

Vấn đề phát sinh bụi mịn tại các công đoạn chế biến từ khâu xẻ đến khâu đánh nhẵn là rất lớn Nhiều nhà máy chế biến gỗ có quy mô công nghiệp đều bố trí

hệ thống thu hồi bụi nhưng khá đơn giản (xyclon đơn), chỉ có khả năng thu hồi bụi

có kích thước lớn mà không có khả năng thu hồi bụi tinh từ các công đoạn chà nhám, đánh bóng

1.2 Các phương pháp xử lý, quản lý chất thải rắn làng nghề chế biến, sản xuất

gỗ ở Viêt Nam và trên thế giới

1.2.1 Quản lý, xử lý chất thải rắn trong công nghiệp sản xuất gỗ trên thế giới

- Nguyên tắc quản lý, xử lý chất thải trên thế giới ngày nay là ưu tiên sản xuất không chất thải theo thứ tự sau [16]

+ Sản xuất không chất thải:

Điều này chỉ có thể có nếu gỗ không gia công, xẻ hoặc cát, hoặc nếu tất cả các công việc sản xuất bụi gỗ được khóan ngoài cho nơi làm việc khác với các chương trình kiểm soát toàn diện

+ Sử dụng loại gỗ an toàn hơn:

Thay thế các loại gỗ nguy hiểm bằng các loại ít nguy hiểm về nguy cơ sức khỏe Tuy nhiên, có rất ít số liệu có sẵn về mối nguy hại đối với hầu hết các loài

Các sản phẩm có lượng phát thải formaldehit thấp hơn có thể được thay thế cho các sản phẩm với mức phát thải formaldehit cao hơn

+ Cô lập chất thải:

Công nhân được không phải làm việc trong khu vực bụi bặm Trong môi trường sản xuất, công nhân được mặc quần áo bảo hộ tránh việc tiếp xúc và hít phải các loại bụi mùn cưa độc hại Trang thiết bị bảo hộ cá nhân là một giải pháp ngắn hạn để tránh việc tiếp xúc của công nhân với bụi gỗ Các loại mặt nạ có thể được đeo để loại bỏ các hạt bụi độc hại (bụi) và các loại khí Việc lựa chọn các mặt nạ thích hợp đòi hỏi một hệ thống đồng bộ về nơi làm việc, kiểm soát các chất ô nhiễm hóa học tiềm năng và nồng độ của chúng Việc sử dụng mặt nạ cũng là một yêu cầu thực hiện để bảo vệ đường hô hấp Trang thiết bị bảo hộ cá nhân khác như bảo vệ mắt, áo và găng tay nên được làm sạch thường xuyên

+ Các biện pháp kỹ thuật:

Trên một số máy với một cắt đơn, nghiền hoặc chà nhám mặt; có nhiều nguồn bụi bị thổi từ các bộ phận khác nhau của máy Trong điều kiện lý tưởng nhất, mỗi nguồn bụi nên được kiểm soát bởi hệ thống thông khí (local exhaust ventilation - LEV)

Trong khi hầu hết bụi gỗ là từ máy móc, việc chà nhám bằng tay có thể là một trong những công việc tạo ra nhiều bụi mùn cưa nhất tại nơi làm việc Việc chà nhám tay thường đòi hỏi việc sử dụng dụng cụ bảo vệ đường hô hấp

Các hệ thống thông khí bao gồm một cửa hút để thu bụi với cơ chế như một bộ lọc hoặc dạng xoáy xyclon để loại bỏ các bụi bẩn Năng lượng để di chuyển không khí và bụi được cung cấp bởi một động cơ quạt và thông qua một động cơ điện

Hầu hết các máy chế biến gỗ hiện đại được trang bị với một hoặc nhiều cửa hút khí hoặc túi trữ bụi

Máy cầm tay nhỏ như máy đánh nhám thường có một túi lọc kèm theo Các

bộ lọc này thường không thu hoàn toàn được bụi mịn phát sinh Đối với các loại

máy lớn, các túi thu khí được nối với nhau bằng một ống dẫn đến một đơn vị thu

gom bụi cố định hoặc di động Như vậy, hiệu quả lọc sẽ tốt hơn Tuy nhiên, trong cả

hai trường hợp việc bảo vệ đường hô hấp có thể cần phải được trang bị nếu các tiêu chuẩn tiếp xúc với môi trường làm việc có khả năng bị vượt quá

Các hướng dẫn chi tiết về thiết kế hệ thống thông gió cho một loạt các máy

móc trong chế biến, sản xuất gỗ được phổ biến rộng rãi Ví dụ, các tổ chức như

Viện Quốc gia Hoa Kỳ về An toàn và Sức khỏe nghề nghiệp (NIOSH), Sức khỏe và

An toàn Anh (HSE) và Hội nghị Mỹ của Chính phủ Vệ Sinh Công Nghiệp

(ACGIH) đều công bố các thông tin trên các máy chế biến gỗ Bảo dưỡng hệ thống

thông khí cũng quan trọng như thiết kế Hiệu suất của hệ thống thông khí cần phải

được giám sát và bảo trì hệ thống phù hợp với thông số kỹ thuật của nhà sản xuất

Đối với những thiết bị cũ hơn: Các cửa thải có thể lắp thêm thông gió và cải

tiến cho một số máy trước đó như máy cưa vòng, đai chà nhám, máy đánh nhám

Máy móc và công cụ mà khó có thể phù hợp với hệ thống thông khí có thể

cần phải được thay thế

Một vài hệ thống thông khí đã được áp dụng [24,25]:

- Hệ thống thông gió phụ trợ

Hình 1.1: Hệ thống thông gió phụ trợ

Thông thường, lượng bụi thải chỉ được thu bởi một bộ phận thu chính bao

gồm các ròng rọc đĩa Hệ thống thông gió phụ trợ có thể thu được 75% bụi, khí thải

và có thể dễ dàng lắp đặt Hệ thống bao gồm hai thiết bị: một khuôn nón phụ trợ và

bộ phận lọc khí, bụi Khuôn nón phụ trợ được đặt nằm giữa bề mặt đai và bàn làm

việc (cuối đoạn chà nhám) Bộ phận lọc khí nằm bên trong ống thải chính Hai thiết

bị được kết hợp với ống xả chính, giảm bụi gỗ trong phòng làm việc mà không ảnh hưởng đến hoạt động chà nhám

- Hệ thống khuôn hút biến đổi

Lượng bụi gỗ thải ra phụ thuộc vào độ sắc nét của máy cắt, độ sâu của nhát cắt, vị trí tại đó gỗ được đưa vào máy và vị trí của ống thải khí Sau khi nghiên cứu các vị trí ống thải thông thường, các nhà nghiên cứu đã phát triển một cấu hình hình ống được lắp thêm, giảm đáng kể lượng khí thải bụi gỗ

Hình 1.2: Khuôn hút biến đổi

Khí thải thường được kiểm soát bởi một ống hút nằm ở rìa sau của bàn làm việc cho phép di chuyển phôi trên bàn Đặt ống thải gần đầu cắt sẽ tối đa hóa thu bụi, tuy nhiên, điều này gây hạn chế trong việc di chuyển phôi Để khắc phục vấn

đề này, một phần khuôn biến đổi với một mặt mở linh hoạt được thêm vào Các mặt

mở linh hoạt bao gồm túi vải cho phép gỗ để đi qua, nhưng thu lại các hạt bụi gỗ Việc mở rộng cũng làm tăng vận tốc mặt hút bằng cách giảm thiểu các khu vực mở thiết bị kiểm soát bụi

+ Các biện pháp tái chế:

Ngày nay mùn cưa có thể được sử dụng để tái chế sản xuất vật dụng trong gia đình như bàn ghế, giường tủ Ngoài ra có thể được làm thành một dạng năng lượng sinh học như than mùn cưa, viên nén mùn cưa

1.2.2 Quản lý, xử lý chất thải rắn làng nghề gỗ ở Việt Nam

Hầu hết các chính sách liên quan đến phát triển làng nghề gỗ hiện nay ở Việt Nam như Quyết định số 132/2000/QĐ-TTg ngày 24/11/2000 của Chính phủ về một

số chính sách phát triển ngành nghề nông thôn; Nghị định số 66/2006/NĐ-CP ngày 07/7/2006 của Chính phủ về việc phát triển ngành nghề nông thôn; Nghị định số 61/2010/NĐ-CP ngày 04/6/2010 của Chính phủ về chính sách khuyến khích doanh nghiệp đầu tư vào nông nghiệp, nông thôn, trong đó chế biến nông, lâm thủy sản và sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ là những nhóm ngành nghề thuộc danh mục khuyến khích đầu tư với những ưu đãi về đất đai, thuế, đầu tư đều mới chỉ nhấn mạnh về việc quy hoạch, tổ chức và phát triển về khía cạnh kinh tế, xã hội chứ chưa

có quan tâm đến khía cạnh môi trường, về các biện pháp quản lý, xử lý ô nhiễm do các hoạt đông sản xuất gây ra [3]

Hình 1.3: Quan hệ của làng nghề gỗ với các bên liên quan

* Phân loại và thu gom chất thải rắn phát sinh ở các làng nghề

Chất thải rắn khu xưởng sản xuất gỗ: đầu mẩu gỗ thừa, mùn cưa… Các chất thải này được thu gon để dùng trong đun nấu của gia đình và bán cho nhân dân trong thôn hoặc các doanh nghiệp khác Tuy nhiên chất thải rắn ở hầu hết các làng nghề chưa được thu gom triệt để, nhiều làng nghề xả thải trực tiếp ra môi trường gây ô nhiễm môi trường không khí, đất, nước, tác động xấu đến cảnh quan xung quanh và đặc biệt là phần mùn cưa với kích thước nhỏ rất khó thu gom, xử lý gây ảnh hưởng tới sức khỏe và môi trường

* Một số kỹ thuật áp dụng xử lý bụi đã được áp dụng ở Việt Nam [31]

Năm 2010, Công ty TNHH Trung Hiếu - thị trấn Yên Lạc, huyện Yên Lạc, tỉnh Vĩnh Phúc đã xây dựng thành công mô hình xử lý bụi gỗ và bụi sơn cho xưởng sản xuất gỗ của mình Khi đưa vào sử dụng, mô hình này đã làm giảm đáng kể các tác động tiêu cực đến môi trường, cải thiện sức khỏe cho người lao động và người dân xung quanh khu vực Đồng thời, việc vận hành mô hình này sẽ mở ra hướng phát triển bền vững cho làng nghề chế biến gỗ trên địa bàn huyện Yên Lạc nói chung, cũng như nhân rộng ra các làng nghề khác tương tự

Hình 1.4: Hệ thống xử lý mùn cưa tại Yên Lạc - Vĩnh Phúc

Công nghệ xử lý bụi được thuyết giải như sau: Theo quy trình xử lý, tại các

vị trí phát sinh bụi sẽ được đặt các chụp hút khí cục bộ để hút bụi vào ống dẫn Sau

đó quạt hút thổi bụi gỗ vào trong thùng chứa bụi, giữ lại các hạt bụi, còn khí sạch sẽ thóat ra ngoài Khi thùng chứa bụi đầy, chỉ cần mở cửa thùng chứa lấy bụi mang đưa đi xử lý Theo đánh giá của các nhà thiết kế, hiệu suất lọc bụi của thiết bị có thể đạt trên 90%, nhờ đó giảm thiểu ô nhiễm không khí từ bụi gỗ Hơn nữa, thiết bị này vận hành khá đơn giản, chỉ cần bật máy lên là máy hoạt động

Mùn cưa ngoài tác động đến môi trường ở dạng chất thải rắn, chúng còn gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người khi tiếp xúc trực tiếp

Ảnh hưởng đến môi trường không khí: Mùn cưa có kích thước nhỏ có thể lơ lửng trong không khí, gây hạn chế tầm nhìn Ngoài ra chúng bị phân huỷ, thúc đẩy nhanh quá trình lên men, thối rữa và tạo nên mùi khó chịu cho con người

Ảnh hưởng đến môi trường nước: Chúng có thể bị cuốn theo trong quá trình lau rửa sản phẩm, rửa tay hoặc nước mưa ra các nguồn nước thải Lượng rác này sau khi bị phân huỷ sẽ tác động trực tiếp và gián tiếp đến chất lượng nước mặt, nước ngầm trong khu vực Rác có thể bị cuốn trôi theo nước mưa xuống ao, hồ, sông, ngòi, kênh rạch, sẽ làm nguồn nước mặt ở đây bị nhiễm bẩn, gây cản trở các dòng chảy, tắc cống rãnh thóat nước

Ảnh hưởng của rác thải tới môi trường đất: Một số chất hóa học có thể được phun lên bề mặt gỗ tránh mối mọt Khi xâm nhập vào đất, trong thành phần rác thải

có chứa nhiều các chất độc, do đó khi rác thải được đưa vào môi trường thì các chất độc xâm nhập vào đất sẽ tiêu diệt nhiều loài sinh vật có ích cho đất như: giun, vi sinh vật, nhiều loài động vật không xương sống, ếch nhái làm cho môi trường đất

bị giảm tính đa dạng sinh học và phát sinh nhiều sâu bọ phá hoại cây trồng, hạn chế quá trình phân huỷ, tổng hợp các chất dinh dưỡng, làm cho đất giảm độ phì nhiêu, đất bị chua và năng suất cây trồng giảm sút

Ảnh hưởng đến sức khỏe con người: Khi tiếp xúc với một lượng quá mức bụi

gỗ có thể tác dụng kích thích lên mắt, mũi và cổ họng, suy giảm chức năng phổi và

được chúng cũng được coi là một chất gây ung thư (đặc biệt là ung thư mũi) Các ảnh hưởng khác lên sức khỏe bao gồm viêm da hoặc hiệu ứng suy đường hô hấp như hen suyễn Một số điều tra chỉ ra việc tiếp xúc với bụi gỗ tăng 4 lần khả năng bị hen so với người bình thường ở Anh Ngoài ra, một số người khác trở nên nhạy cảm với bụi gỗ, người đó có thể bị phản ứng dị ứng sau khi tiếp xúc nhiều lần Gỗ bụi trên sàn nhà có thể gây vấp ngã hoặc trượt, tầm nhìn có thể bị suy giảm bởi bụi phát sinh trong quá trình chế biến gỗ [22]

Ngoài ra chúng còn là một chất dễ cháy Hàng năm có hàng trăm cơ sở, nhà máy bị thiệt hại bởi các vụ cháy nổ Việc đốt cháymột đám mây bụi gỗ sẽ tạo ra một ngọn lửa chớp Nếu mùn cưa được chứa đựng trong một bao, kho hoặc nén lại có thể tạo ra vụ nổ phá hoại Mức độ nghiêm trọng của sẽ phụ thuộc vào loại và nồng độ bụi, kích thước của các nguồn phát lửa Ngoài ra chúng còn có thể dẫn đến một vụ nổ thứ cấp mà thiệt hại thường là lớn hơn rất nhiều so với vụ nổ đầu tiên [22] [23]

1.3 Phương pháp chế tạo than sạch dạng bánh

1.3.1 Chế tạo than sạch dạng bánh

Than sạch hay than sinh học là thuật ngữ dùng để chỉ cacbon đen (black carbon) hay biochar, được tạo ra từ quá trình nhiệt phân các vật liệu hữu cơ trong môi trường không có hoặc nghèo ôxy để không xảy ra phản ứng cháy Nó đang được nhiều nhà khoa học trên thế giới ví như là “vàng đen” cho ngành nông nghiệp Than sinh học có thể tạo ra từ nhiều phế phụ phẩm trong nông nghiệp (rơm rạ, vỏ trấu, vỏ hạt, bã mía), chất thải sinh hoạt, công nghiệp Quá trình nhiệt phân tạo thành than sinh học, cacbon có trong vật liệu hữu cơ không bị mất đi hoàn toàn mà tồn tại ở dạng khó bị phân giải bởi các yếu tố môi trường hoặc sử dụng như một dạng năng lượng tái tạo, chất xử lý ô nhiễm môi trường Than sinh khối (đóng rắn) được sản xuất từ chất thải sinh khổi là một sự thay thế cho nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ và than đá, chúng có thể được sử dụng để làm nóng lò hơi trong nhà máy sản xuất, và cũng có những ứng dụng ở các nước đang phát triển Than sinh khối là nguồn năng lượng tái tạo và tránh thêm cacbon hóa thạch vào khí quyển [4]

Than mùn cưa được sản xuất theo qui trình nén ép thành thanh gỗ trước, sau

đó đem nung thành than và để nguội Sản phẩm than nung đỏ là khâu sau cùng nên không khói, không mùi khi đốt

Nguyên liệu chính là mùn cưa gỗ Mùn cưa được làm thành củi mùn cưa bằng máy ép trục vít có gia nhiệt Nén ép thanh than gỗ trước Sau đó cho củi mùn cưa vào lò than hóa, nung thành than và để nguội Với công nghệ trước đây, cần duy trì nhiệt độ 700-800oC trong 7 ngày Khi đó chất bốc trong gỗ sẽ bay hết chỉ còn lại thành phần chính là Cacbon (than) với hàm lượng >85% Than khi đạt yêu cầu sẽ được đem ra ngoài ủ kín làm nguội tự nhiên trong vòng 2 ngày

Cuối cùng, cho ra thành phẩm là than mùn cưa Khi đốt than sẽ thấy lửa cháy đều từ trong ra ngoài

* Tổng quan về quá trình sản xuất than cacbon hóa dạng bánh

Chất thải sinh khối được nghiền nhỏ, là nguyên liệu để đóng bánh Chúng có thể được trộn với vôi ngậm nước (cố định lưu huỳnh), đất sét (hỗ trợ định hình), và chất keo Để đạt được thành phần đồng nhất và cải thiện hình dạng, các nguyên vật liệu pha trộn được nhồi kỹ Sự hình thành của hỗn hợp này được thực hiện bằng cách sử dụng máy ép ở nhiệt độ bình thường và lực khoảng 1.000 kg/cm2 [9]

Sự lựa chọn của các chất kết dính có ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí vận hành và phải được lựa chọn cẩn thận Các chi phí hoạt động bao gồm các chi phí của chất kết dính (giá mỗi tấn chất kết dính và số lượng của chất kết dính tiêu thụ mỗi tấn than bánh), chi phí chế biến tham gia bằng cách lựa chọn chất kết dính và các chi phí sau điều trị của bánh trước khi lưu trữ Sự lựa chọn cũng dựa vào số lượng của chất kết dính có sẵn tại địa phương Chất kết dính được chia thành 2 loại chất kết dính vô cơ và chất kết dính hữu cơ Hầu hết các chất kết dính hữu cơ có chức năng cơ bản như "keo" hoặc loại chất dính keo, chúng làm ướt bề mặt của hạt

và do đó kết nối chúng lại với nhau Một số chất kết dính ở dạng chất lỏng khi nóng

và rắn khi lạnh và một số loại khác có thể vẫn còn trong trạng thái lỏng nhiều hơn hoặc ít nhớt Một số chất kết dính vô cơ (kim loại nóng chảy) tương tự như này Một loại chất kết dính khác là chất rắn với kích thước hạt rất nhỏ Do có năng lượng

bề mặt cao nên có thể hoạt động như là vật liên kết giữa các hạt xung quanh của vật liệu Hầu hết các chất kết dính có chức năng theo cách này là vật liệu vô cơ như đất sét, keo alumina và keo silica Các chất keo này ngoài ra còn có khả năng chống ẩm đặc biệt cần thiết khi dự trữ than trên mặt đất hoặc ngoài trời Các loại chất kết dính như nhựa đường có tính chất không thấm nước và cho phép lưu trữ than ở ngoài trời tốt Đối với các chất kết dính khác, một lớp sáp bên ngoài (parafin chẳng hạn) sẽ cho phép giảm độ thấm nước của chúng Các lignosulphonates kháng độ ẩm thấp Các than bánh được sản xuất có bổ sung tinh bột hay mật đường, vôi không có khả năng chống ẩm [15]

* Các bước sản xuất than sinh học [15]

i Phân loại / sàng: tất cả các vật liệu không mong muốn hoặc chất thải sinh khối lớn bị loại bỏ để đảm bảo rằng tất cả các nguyên liệu là các kích thước yêu cầu Ví dụ, mùn cưa có thể chứa các cục gỗ vụn hoặc dăm bào với kích thước lớn Đây có thể được sàng lọc ra với một lưới thép

ii Cắt nhỏ nguyên liệu sinh khối thành những miếng nhỏ: Các nguyên liệu sinh khối được cắt nhỏ thành từng miếng nhỏ để tăng cường khả năng hoạt động và kích thước nhỏ gọn Quá trình này phụ thuộc vào loại sinh khối nguyên liệu Ví dụ,

vỏ cà phê và bụi sẽ không cần băm nhỏ nhưng vật liệu như chất thải lạc, bã mía, rơm lúa mì, lúa mạch và cùi ngô… sẽ cần phải được cắt nhỏ thành các kích cỡ nhỏ

iii Phối trộn: Quá trình này được thực hiện trong trường hợp muốn sử dụng một loạt các nguyên liệu khác nhau để tối ưu hóa các đặc điểm cháy của nhiên liệu chính thức Ví dụ, nguyên liệu sinh khối có hàm lượng tro cao có thể được trộn với các nguyên liệu sinh khối của hàm lượng tro thấp Sinh khối có hàm lượng năng lượng thấp như giấy có thể được trộn lẫn một cách thích hợp với những vật liệu có năng lượng cao Điều này giúp sản phẩm đạt chất lượng tốt (cháy tốt, không khói và không mùi) đồng thời giảm chi phí sản xuất

iv Thêm chất kết dính: Ngoài sinh khối trộn, một chất kết dính thích hợp được thêm vào và trộn lẫn với sinh khối Điều này giúp tăng cường sự rắn chắc của vật liệu và tránh vụn nát Một vài chất chất kết dính như là tinh bột, đất sét

v Thêm nước: nước thường được thêm vào các nguyên liệu để làm cho chúng lỏng lẻo và dễ dàng để thực hiện các bước trên Một số vật liệu sinh khối đòi hỏi phải được ngâm trong nước cho một số ngày để đảm bảo rằng chúng là đủ mềm

Hình 1.5: Các bước sản xuất than sinh học

* Bản chất của quá trình [1]:

Gỗ bao gồm các thành phần chính: cellulose, lignin, hemixenlulo và nước Các cellulose, lignin và một số vật liệu khác bị ràng buộc chặt chẽ với nhau và tạo nên các vật liệu chúng ta gọi là gỗ Nước được hấp phụ hoặc tổ chức như các phân

tử nước trong cấu trúc cellulose / lignin Gỗ được làm khô vẫn còn chứa 12-18% lượng nước hấp thụ Gỗ tươi, mới cắt hoặc gỗ chưa chứa 40 đến 100% trọng lượng khô của gỗ

Mùn cưa Phân loại/ sàng Nghiền, cắt nhỏ

Thêm nước Thêm chất

kết dính

Phối trộn

Sản phẩm Đốt cacbon hóa

Đóng bánh

Hình 1.6: Cấu tạo của gỗ [23]

Trong quá trình cacbon hóa mùn cưa, hemixenlulo sẽ phân hủy trong khoảng nhiệt độ 200 - 260oC, còn lignin, xenlulo phân hủy trong khoảng 240 -

350oC Trong quá trình này sẽ có tổn thất phát sinh do một phần khối lượng phân

tử nhỏ của xenlulo và lignin, nước, hemixenlulo bị đốt cháy và bay hơi Phần còn lại sẽ tự xảy ra các phản ứng hóa học giữa các hợp chất có khối lượng phân tử lớn, khi nhiệt độ càng cao sẽ tạo các liên kết chéo (crosslinking) Đây chính là phần sẽ

bị than hóa ở nhiệt độ cao Trong quá trình than hóa thông thường thì gỗ (hay thanh mùn cưa) sẽ cháy trong môi trường hiếm oxy khi nhiệt độ đạt tới 450oC và 450-500oC là khoảng nhiệt độ tối ưu cho quá trình than hóa

Nhiệt phân giải của xenlulo

Nhiệt độ cacbon hóa của xenlulo trong phạm vi 260 - 350oC Ở giai đoạn đầu

đã sản sinh những gốc có năng lượng cao rất nhiều, phản ứng dây truyền của gốc tự

do dẫn đến các chuỗi bị chặt đứt, oxy hóa và phân giải phân tử, từ đó mà sinh ra than, nước, CO và CO2 Khi nhiệt độ nâng cao lên đến trên dưới 300o

C xenlulo phát sinh hiện tượng đứt đoạn phân giải, hình thành đường gluco vòng trái, tuỳ theo sự nâng cao nhiệt độ đường gluco vòng trái có thể tiếp tục bị phân giải thành hơn 200 hợp chất hóa học, đồng thời bị cắt đứt sinh thành acid acetic, acid formic; acid acetic từ đây có thể bị mất nhóm OH, acid formic có thể bị mất gốc cacbon để sinh thành CH4, CO2 và CO, trong điều kiện tồn tại có H2O, acid, Oxy thì phản ứng của xenlulo lại càng kịch liệt

Nhiệt phân giải của hemixenlulo

Hemixenlulo phân giải trong khoảng nhiệt độ từ 200 - 260oC Độ bền vững của hemixenlulo thấp hơn so với xenlulo, nó rất dễ phát sinh phản ứng thóat nước Hemixenlulo ở nhiệt độ tương đối thấp phát sinh phân giải sinh ra khối lượng lớn acid acetic và chất khí không cháy, đồng thời có ít dầu gỗ

Nhiệt phân giải của lignin

So với xenlulo và hemixenlulo thì lignin có tính ổn định nhiệt độ cao hơn, đó

là do hàm lượng cacbon trong phân tử lignin tương đối cao (thường chiếm khoảng

60 - 66%) Do đó khu vực nhiệt độ nhiệt phân tương đối rộng (230 - 550oC) Trong khoảng 230-300oC thì gốc thơm  và  bị cắt đứt, lúc này nhóm chất béo bắt đầu bị cắt đứt, khi nhiệt độ đến 370 - 400oC thì các kết cấu cơ bản của lignin như cầu C - C

bị cắt đứt, dần dần hình thành than, khi nhiệt độ 550oC thì tỷ lệ sản phẩm tạo ra của các chất khí thường chiếm: CO 50%, CO2 10%, CH4 38%, C2H6 2%

Nhiệt phân giải gỗ có thể được xem là sự tổ hợp nhiệt phân các thành phần trong gỗ Sự tổ hợp của xenlulo và hemixenlulo, quá trình phân giải nhiệt của nó cũng tương tự, nhiệt phân lignin tuy xảy ra sớm hơn so với hai thành phần trên nhưng tốc độ nhiệt phân của nó lại chậm hơn Các sản phẩm do lignin hình thành thường là các chất rắn Gỗ dưới tác dụng của điều kiện nhiệt độ thấp bắt đầu đã bắt đầu xảy ra hiện tượng nhiệt phân giải, nhưng với -xenlulo sự nhiệt phân của nó tương tự như hai loại trên, nhưng lại khác với dạng phân giải của lignin

* So sánh với khí hóa than mùn cưa [8]:

Khí hóa (Gasification): là quá trình đốt cháy nguồn nguyên liệu sinh khối trong môi trường thiếu ôxi để sản sinh ra các chất khí dễ cháy bao gồm Cacbon monoxide (CO), hydro (H2) và một phần khí metan (CH4) Hỗn hợp này được gọi là hỗn hợp khí cháy (tài liệu nước ngoài thường viết là producer gas - sinh khí) Hỗn hợp khí cháy có thể được sử dụng để chạy động cơ đốt trong (cả loại động cơ nén cao áp và loại động cơ đánh lửa), cũng có thể được sử dụng để sản xuất methanol (CH3OH) - nhiên liệu cho động cơ nhiệt cũng như là nguyên liệu cho ngành công

nghiệp hóa chất và quan trọng là nguyên liệu cho hệ thống máy phát điện thông qua động cơ đốt trong để tạo công cơ học làm quay máy phát tạo ra nguồn điện

Hình 1.7: Chu trình hệ thống khí hóa

Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý công nghệ một hệ thống khí hóa phát điện cỡ nhỏ

Nguyên lý công nghệ khí hóa: Các quá trình diễn ra trong bộ khí hóa gồm 4 giai đoạn: Làm khô, nhiệt phân, đốt cháy và sinh khí

Hình 1.9: Bốn giai đoạn khí hóa sinh khối

Quá trình làm khô (Drying): Đây là quá trình làm khô nguyên liệu sinh khối

thô dưới tác dụng của nhiệt Nhiệt cung cấp ở đây được thực hiện trong một chu trình nhiệt động học khép kín của hệ thống lò khí hóa diễn ra trong quy trình đốt khí hóa Tầng làm khô đặt trên tầng nhiệt phân (Pyrolysis) Thành phần hóa học tổng quát của nguyên liệu sinh khối là CxHyOz:

CxHyOz.nH2O CxHyOz + nH2O

Quá trình nhiệt phân - Pyrolysis: Đây là quá trinh oxi hóa không có ôxi

không khí dưới tác dụng của nhiệt độ cao Nhiệt được cung cấp ở tầng đốt cháy trong

lò khí hóa Tầng nhiệt phân đặt giữa tầng đốt cháy (Combustion) và tầng làm khô:

CxHyOz C + CO+ H + CO + H2O + Tạp chất Sau quá trình nhiệt phân thành phần chủ yếu là than (C), khí và hơi (CO + H2 + CO2 + H2O) và những tạp chất với thành phần nguyên tố hóa học khác như H2S

Quá trình đốt cháy - Combustion: Quá trình đốt cháy được thực hiện ở tầng

đốt có đường ống dẫn không khí chứa ôxy vào và đốt cháy hỗn hợp C + CO + H2 +

CO2 + H2O Sản phẩm khí sau khi đốt sẽ chỉ còn lại là CO2 + H2O và một phần khí N2 trong không khí có thể được coi là khí tạp chất (sẽ được làm sạch trong hệ thống làm nguội và lọc sau hệ thống lò khí hóa Gasifer):

to

to

C +CO + CO2 + H2 + H2O CO + H2Một phần C rắn, nóng không cháy hết được chuyển sang tầng nén ở dưới Quá trình sinh khí - Reduction: Đây là quá trinh thực hiện trong tầng sinh khí của lò khí hóa Các khí CO2 + H2O sau quá trình đốt được dẫn qua than nóng (của quá trình nhiệt phân lắng xuống) để thực hiện quy trình phản ứng hóa học tạo ra khí đốt cháy CO và H2:

2C + CO2 + H2O 3CO + H2Như vậy sau khi qua lò khí hóa, hệ thống khí thu được gồm các khí đốt CO +

H2 và một phần khí tạp chất Hỗn hợp khí này sau khi qua hệ thống lọc và làm nguội sẽ chỉ còn khí CO + H2 và được chuyển tới máy phát điện tuabin khí đốt và sinh điện Quá trình sinh khí này là hoàn toàn tự động [8]

Bảng 1.2: So sánh giữa quá trình cacbon hóa và khí hóa

Các quá trình Làm khô, nhiệt phân Làm khô, nhiệt phân, đốt cháy

và sinh khí

Nhiệt trị 5000-7000 kcal/kg 3000-5000 kcal/kg

Tính khả thi Sử dụng đơn giản

Vận hành dễ dàng

Dễ dàng áp dụng tại khu vực làng nghề Việc chế tạo than mùn cưa có thể linh động nguồn đầu vào và đầu ra của sản phẩm

Cần có tính đồng bộ hóa cao Vận hành phức tạp

Khó áp dụng tại khu vực làng nghề

Trong điều kiện Việt Nam, điện dư thừa khó nối lưới chỉ

có thể áp dụng cục bộ tại khu vực sản xuất

O2

to

* Đánh giá chất lượng than [15]

Chất lượng than được xác định bởi thuộc tính khác nhau và mặc dù tất cả đều liên quan đến một mức độ nhất định, chúng được đo lường và đánh giá một cách riêng biệt

- Độ ẩm:

Than mới đốt từ một lò mở ra có độ ẩm thấp, thường là dưới 1% Chúng hấp thụ độ ẩm từ độ ẩm của không khí nhanh chóng, thậm chí không cần tiếp xúc với nước độ ẩm cũng có thể tăng lên 5-10%

Chỉ tiêu chất lượng cho than thường hạn chế độ ẩm khoảng 5-15% trọng lượng cả bì của than củi Độ ẩm được xác định bằng cách làm khô mẫu than Nó được thể hiện như là một tỷ lệ phần trăm trọng lượng ướt ban đầu

- Các chất dễ bay hơi:

Các chất dễ bay hơi trong than bao gồm tất cả những dư lượng chất lỏng và hắc ín không giảm hoàn toàn trong quá trình cacbon hóa Quá trình cacbon hóa kéo dài và ở nhiệt độ cao, các chất bay hơi thấp Khi nhiệt độ cacbon hóa thấp và thời gian ngắn, các chất bay hơi cao

- Hàm lượng carbon cố định:

Hàm lượng cacbon cố định của các dãy than từ mức thấp khoảng 50% đến cao nhất là khoảng 95% Như vậy than chủ yếu là cacbon Cacbon thường được ước tính như là một "sự khác biệt", tất cả các thành phần khác được khấu trừ từ 100 như

tỷ lệ phần trăm và số còn lại được giả định là tỷ lệ phần trăm của "cacbon tinh khiết" hay “cacbon cố định" Hàm lượng cacbon cố định là thành phần quan trọng nhất trong luyện kim vì nó là cacbon cố định có tác động cho việc giảm oxit sắt trong quặng sắt để sản xuất kim loại Nhưng trong việc sử dụng công nghiệp cần phải có sự cân bằng giữa tính chất dễ vỡ vụn của than và hàm lượng cacbon: than có

độ cứng cao; hàm lượng cacbon thấp và một cacbon cố định thấp hơn; hàm lượng chất dễ bay hơi cao hơn để có được tối ưu hoạt động của lò

Hàm lượng tro than có giá trị từ 0,5% đến 5% tùy thuộc vào loài gỗ, lượng

vỏ bao gồm gỗ trong lò và lượng ô nhiễm đất và cát Than chất lượng tốt thường có hàm lượng tro khoảng 3%

- Nhiệt lượng:

Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của một nhiên liệu là giá trị năng lượng của nó, đó là lượng năng lượng trên mỗi kg than cho ra khi bị đốt Các giá trị nhiệt như vậy có thể được sử dụng để tính toán khả năng cạnh tranh của các loại nhiên liệu trong tình hình thị trường nhất định Có một loạt các yếu tố khác, chẳng hạn như tính dễ xử lý, đặc điểm cháy… cũng ảnh hưởng đến giá trị thị trường, nhưng giá trị năng lượng có lẽ là yếu tố quan trọng nhất và cần được ghi nhận khi chọn nguyên liệu đầu vào Than sinh học cho hiệu suất lò hơi cao hơn nhiều vì độ

ẩm thấp và mật độ cao hơn

- Tính chất vật lý:

Tính chất vật lý của than ảnh hưởng đến đầu ra của lò cao trong khi tính chất hóa học có liên hệ với số lượng than cần thiết cho quá trình sản xuất Khả năng chống nứt vỡ khi xử lý là rất quan trọng để duy trì tính thấm liên tục của lò, duy trì năng suất lò và tính thống nhất của các hoạt động Than gỗ có khả năng vỡ cao có thể gây tắc nghẽn lò, gây nổ lò

- Khả năng hấp phụ:

Than sinh học là một nguyên liệu quan trọng cho than hoạt tính Than sinh học có khả năng hấp phụ các khí và hơi

- Thành phần hóa học của than:

Các thành phần của than là cacbon, tar và tro Các tỷ lệ tương đối của mỗi thành phần phản ánh loại gỗ và nhiệt độ mà tại đó quá trình cacbon hóa thực hiện

* Ưu điểm của than sinh học [26]

- Than sinh học rẻ hơn than đá

- Giảm nhu cầu dự trữ than củi, gỗ

- Đây là một hình thức tiết kiệm năng lượng từ các vật liệu bỏ đi, thân thiện với môi trường; các loại dầu mỏ, than đá hoặc than bùn là loại năng lượng không tái tạo, một khi được sử dụng, có thể không được thay thế

- Than sinh học chứa rất ít lưu huỳnh, do đó không gây ô nhiễm môi trường

- Than sinh học có giá trị nhiệt tương đối lớn

- Hàm lượng tro thấp hơn nhiều (từ 2-10% so với 20-40% trong than hóa thạch)

- Khả năng đốt cháy hoàn toàn cao

- Than sinh học thưởng được sản xuất ngay gần nơi tiêu thụ và nguồn cung cấp nên không phụ thuộc vào vận chuyển thất thường từ khoảng cách xa, giảm chi phí vận chuyển

- Loại bỏ các hạt bụi gỗ trong không khí

- Loại bỏ phí xử lý và chôn lấp tốn kém

- Tạo một dòng doanh thu mới từ việc bán sản phẩm

1.3.2 Các chủng loại, thành phần của sản phẩm than mùn cưa hiện có trên thị trường Việt Nam

1.3.2.1 Viên nén mùn cưa, thanh nén mùn cưa

Các phế phẩm của ngành sản xuất và chế biến gỗ đã được tận dụng một cách tối đa nhằm tiết kiệm nguồn nguyên vật liệu đang ngày càng khan hiếm Bằng việc

sử dụng máy ép viên, ép thanh thì giờ đây người ta đã tận dụng được lượng mùn cưa, trấu, dăm bào… trong quá trình sản xuất gỗ để sản xuất ra viên nén, thanh nén mùn cưa, đây là một loại nhiên liệu thân thiện với môi trường

Viên nén, thanh nén có độ ẩm thấp, làm cho nó đốt cháy với hiệu quả rất cao Sản phẩm viên nén, thanh nén mùn cưa được dùng làm chất đốt có thể thay thế các khí ga, than đá, dầu, củi…

Hình 1.10: Viên nén mùn cưa công ty Phú An Sinh

Ưu điểm vượt trội của sản phẩm:

- Giá thành rẻ, nhiệt lượng cao

- Tăng nhiệt nhanh, cháy hoàn toàn Dễ vệ sinh, tăng tuổi thọ thiết bị

- Không gây ô nhiễm môi trường, không khí thải độc hại

được thực hiện có hoặc không có chất kết dính Không sử dụng chất kết dính thuận tiện hơn trong quá trình sản xuất, nhưng nó đòi hỏi máy ép tinh vi, hiện đại và tốn kém Để thuận lợi cho ngành công nghiệp sản xuất than bánh ở các nước công nghiệp kém phát triển, các trang thiết bị cần bao gồm các máy đơn giản, chi phí thấp được thiết kế tại địa phương [14]

Hình 1.12: Than mùn cưa Công ty Nam Minh Long

Ở nước ta, các khu vực sản xuất nhiều viên nén, thanh nén mùn cưa, than mùn cưa bao gồm: Đồng Tháp, Bình Dương, Vũng Tàu, Bình Định, Tiền Giang, Hưng Yên, Hoà Bình, Đồng Nai Đặc biệt ở hai thành phố lớn Sài Gòn và Hà Nội các khu công nghiệp, khu chế xuất gỗ phát triển kéo theo các doanh nghiệp sản xuất các nguyên liệu trên phát triển theo Viên củi, thanh củi mùn cưa có nhiệt trị cao và tỷ lệ tro thấp thích hợp cho các nhà máy dùng để đốt lò hơi, dùng cho các loại máy sấy công nghiệp cần nhiệt trị cao

* Thành phần của sản phẩm than mùn cưa hiện có trên thị trường

Hiện nay, trên thị trường các viên nén mùn cưa có hình dạng chung đồng

nhất Với kích thước và thành phần thông thường như sau:

Âu yêu cầu <0,7 [19] Do đó cần sản xuất ra loại than cacbon hóa đạt tiêu chuẩn này nhằm xuất khẩu sang thị trường thế giới để thu được nguồn lợi kinh tế hơn