Chất thải rắn đô thị MSW là vấn đề chính trong xã hội hiện nay, mặc dù có nhiều sự cố gắng đáng kể để ngăn ngừa, làm giảm, tái sử dụng và tái chế. Hiện tại, lò đốt chất thải rắn đô thị nằm trong dự án chuyển đổi chất thải thành năng lượng và nó là một trong những công cụ quản lý chính của các nước phát triển nhất hiện nay. Công nghệ để thu hồi năng lượng từ chất thải rắn đô thị mở ra một bước phát triển mới trong những năm qua và bây giờ phức tạp hơn là công cụ kiểm soát ô nhiễm không khí và phải tuân theo các giới hạn nghiêm ngặt của pháp luật. chương này cho thấy vai trò của lò đốt trong các quy trình chuyển chất thải thành năng lượng trong phạm vi quản lý chất thải rắn đô thị, đưa ra cái nhìn tổng quan về công nghệ lò đốt chất thải rắn đô thị và kiểm soát ô nhiễm không khí đã được sử dụng để làm sạch khí phát thải ra. Nội dung chính tập trung vào vấn đề ô nhiễm không khí như là dioxin và furran. Cuối cùng, tác động của các phát thải đến sức khỏe con người cũng được xem xét một cách ngắn gọn.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TPHCM
KHOA MÔI TRƯỜNG
Chuyên đề ô nhiễm không khí
KIỂM SOÁT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TẠI CÁC LÒ ĐỐT CHẤT THẢI
Nguyễn Thị Cẩm Trinh 1022317
Trang 2TÁC ĐỘNG CỦA Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ ĐẾN SỨC KHỎE, KINH TẾ, MÔI
TRƯỜNG VÀ NGUỒN NÔNG NGHIỆP.
CHƯƠNG 6: KIẾM SOÁT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TỪ LÒ ĐỐT CHẤT THẢI
RẮN ĐÔ THỊ
1. Giới thiệu
Chất thải rắn đô thị MSW là vấn đề chính trong xã hội hiện nay, mặc dù có nhiều
sự cố gắng đáng kể để ngăn ngừa, làm giảm, tái sử dụng và tái chế Hiện tại, lò đốtchất thải rắn đô thị nằm trong dự án chuyển đổi chất thải thành năng lượng và nó
là một trong những công cụ quản lý chính của các nước phát triển nhất hiện nay.Công nghệ để thu hồi năng lượng từ chất thải rắn đô thị mở ra một bước phát triểnmới trong những năm qua và bây giờ phức tạp hơn là công cụ kiểm soát ô nhiễmkhông khí và phải tuân theo các giới hạn nghiêm ngặt của pháp luật chương nàycho thấy vai trò của lò đốt trong các quy trình chuyển chất thải thành năng lượngtrong phạm vi quản lý chất thải rắn đô thị, đưa ra cái nhìn tổng quan về công nghệ
lò đốt chất thải rắn đô thị và kiểm soát ô nhiễm không khí đã được sử dụng để làmsạch khí phát thải ra Nội dung chính tập trung vào vấn đề ô nhiễm không khí như
là dioxin và furran Cuối cùng, tác động của các phát thải đến sức khỏe con ngườicũng được xem xét một cách ngắn gọn
2. Sự đóng góp của lò đốt chất thải rắn đô thị trong hệ thống quản lý chất thải rắn hiện đại
Theo chỉ thị 2008/98/EC của liên minh châu Âu thì CTR được phân theo nhiềucấp bậc, ở một số nước phát triển khác cũng thiết lập cách quản lý CTR: ngănngừa, tái sử dụng, tái chế, thu hồi (VD: thu hồi năng lượng) và thải bỏ Thực tếnhững hệ thống hiện đại ngày nay đều hướng tới giải quyết bền vững toàn cầu.Công cụ đánh giá vòng đời sản phẩm LCA được sử dụng để đánh giá sức chịu tảicủa môi trường của các chiến lược quản lý chất thải từ quan điểm môi trường,năng lượng và kinh tế Những công cụ đã được trình bày như bãi chôn lấp, mặc dùkhí được thu hồi và các dung dịch rỉ được thu lại và xử lý nhưng vẫn nên tránh sửdụng BCL vì thực tế là nguồn tài nguyên từ chất thải được sử dụng không hiệuquả Những biện pháp xử lý thay thế BCL bao gồm: thiêu đốt, tái chế, phân hủy kỵkhí và làm phân compost
Sự đốt là quá trình cháy ở nhiệt độ cao mà ở đó xảy ra sự oxi hóa hoàn toàn chấtthải rắn, nước thải hay khí thải Hệ thống thiêu đốt có thể phức tạp bao gồm sựchuyển hóa đồng thời nhiệt và khối lượng, phản ứng hóa học và dòng thải Côngthức biểu diễn sự cháy của chất thải trong không khí:
Trang 3Công thức 1 có thể có 15 hoặc nhiều hơn 15 nguyên tố, chỉ số mol phân tử x1 đếnx15 có thể thay đổi; n1 là độ ẩm của chất thải; n2 là khối lượng không khí (gồmkhối lượng của O2 và N2 trong không khí); (1+e) là lượng không khí dư liên quanđến tỉ số khối lượng và nó nằm trong khoảng từ 1.2 đến 2.5 (phụ thuộc vào nhiênliệu là chất rắn, lỏng hay khí); n3 đến n15 là hệ số của các thành phần khác nhaucủa các sản phẩm của phản ứng, trong số các chất khác có thể bị thải ra trong quátrình phát thải Nếu vật liệu đốt có thể được mô tả bởi công thức đơn giản hơn là
thì công thức có thể viết lại là:
Trong phạm vị xử lý nhiệt của CTR, công thức 1 biểu diễn các giai đoạn khác
nhau của nhiệt phân, khí hóa và thiêu đốt dựa vào lượng không khí được cung cấp
Những quá trình xử lý nhiệt này là những công nghệ khác nhau để xử lý chất thải
và thu hồi năng lượng trong quá trình thiêu đốt, năng lượng được tạo ra thông quacác phản ứng oxi hóa và có thể thu hồi khí trực tiếp
Hiện tại, lò đốt CTR đô thị là giải pháp thân thiện với môi trường và là để thay thếcho bãi chôn lấp và nó thu hồi một lượng đáng kể năng lượng từ CTR đô thị Cómột số lợi thế và bất lợi về việc sử dụng lò đốt CTR đô thị được trình bày trongbảng 1
- Xử lý chất thải mà không cần tiền
xử lý
- Lam giảm nhu cầu bãi chôn lấp
- Hình thành các chất nguy hiểm và cần phải có các biện pháp tiêu hủy
an toàn
Trang 4- Lam giảm thể tích CTR khoảng 90%
- Làm giảm khối lượng CTR khoảng
- Phát thải khói và mùi qua ống khói
- Làm giảm vật liệu hữu cơ và chuyển
thành CO2 thay cho CH4 và VOC
- Hình thành xỉ (phía dưới của ro)
Tuy nhiên, vấn đề chính của các quá trình đốt là sự phát thải ra lượng lớn khí thải
có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người và chất thải rắn gây nguy hiểm saukhi thiêu đốt như là tro bay hoặc là các phần còn lại sau khi kiểm soát ô nhiễmkhông khí
CTR đô thị phát sinh từ các hộ gia đình và một số nguồn tương tự khác trong tựnhiên và nhân tạo khác, nó được thu gom và quản lý bởi các cơ quan có thẩmquyền và bao gồm: giấy, nhựa, thức ăn, thủy tinh và một số sản phẩm gia dụng.Bảng 2 cho thấy một số loại sản phẩm nhân tạo có liên quan đến các dòng thải vànhững tác động đến môi trường của chúng năm 2009
Theo các dữ liệu của Eurostat, CTR đô thị năm 2008 trung bình là 524kg/ người,nhưng nó có thể là 800kg ở Đan Mạch hay là 300kg ở Cộng hòa Séc Năm 2008,các nước EU-27 tạo ra một lượng lớn CTR là 259 Mt, trong khi đó theo ước tínhthì EU-15 tạo ra 221 Mt Bảng 3-4 mô tả các dòng CTR đô thị được xử lý và trong
Trang 5bảng 3 thể hiện sự tăng lên trong EU-27 từ năm 1995 đến 2009 về bãi chôn lấp, lòđốt, làm phân compost và tái chế Điều quan trọng là năm 2009, 20% CTR đượcthiêu đốt, nó vào khoảng 50,9Mt Lượng nhiệt thấp hơn trung bình ít hơn 7MJ/kgchất thải để xảy ra các phản ứng nhiệt tự phát và giả thiết rằng ở châu Âu giá trịnhiệt lượng thấp hơn là vào khoảng 9-13MJ/kg, sự thiêu đốt 50,9Mt chất thải tạo
ra một lượng lớn nhiên liệu có khả năng được thu hồi
Bảng 3 cho thấy những bãi chôn lấp đã giảm từ năm 1995, và năm 2009 thì nó chỉ còn 37% Trong bảng 4, Nhật bản là quốc gia có sử dụng lò đốt cao (79%) và ở châu Âu, Đan Mạch (54%) và Thụy Điển (50%) là các quốc gia có tỉ lệ sử dụng lò đốt cao nhất theo thống kê của BREF (2006) về lò đốt chất thải, bảng 2 tổng hợp
số lượng và tổng sức chứa của các lò đốt hiện nay của 17 nước ở châu Âu
Trang 6Những con số này có thể biến đổi theo nguồn sử dụng và theo từng năm TheoDEFRA (2007), vào năm 2000, khoảng 291 lò đốt có thu hồi năng lượng ở 18nước phía tây châu Âu, đã xử lý khoảng 50 nghìn tấn chất thải và thu hồi 50TWhnăng lượng(tương đương 40 ngàn tấn dầu) Theo chỉ thị 2008/98/CE, công thức 3cho thấy rõ ràng nhất hiệu quả năng lượng được thu hồi Thực vậy, hiệu quả nănglượng có thể trên 0,6 hay 0,65 phụ thuộc vào phần mềm được cài đặt trước hay saungày 31 tháng 12 năm 2008:
Ep là năng lượng được tạo ra hằng năm dưới dạng nhiệt (nhân với 1,1) hay điện(nhân với 2,6) (GJ/năm)
Ef là năng lượng đầu vào của hệ thống từ nhiên liệu được dùng để tạo ra hơi nước(GJ/năm)
Ew là năng lượng chứa trong các chất thải được xử lý được tính dựa vào giá trị nhiệt của chất thải (GJ/năm)
Ei là năng lượng được nạp vào ngoại từ Ew và Ef (GJ/năm)
Hệ số hiệu chỉnh 0,97 được đưa ra để tính lượng năng lượng bị thất thoát do phát
xạ và do sự tạo ra tro Nỗ lực để xét đến hiệu quả năng lượng cao là không dễ dàng
để tiến hành thông qua chỉ 1 quá trình sản xuất năng lượng điện Nước nóng cũngđược xem xét ở bất cứ những địa điểm khả thi
3. Lò đốt CTR đô thị và công nghệ kiểm soát ô nhiễm không khí
Những công nghệ khác nhau được áp dụng để xử lý CTR bao gồm đốt lượng chấtthải bằng cách sử dụng vỉ lò, lò quay, lò đốt 2 cấp, buồng đốt lỏng Ở châu Âu, lòđốt sử dụng vỉ được sử dụng trên 90% trong các hệ thống lắp đặt và trong một sốbuồng đốt chất lỏng đặc biệt, CTR được tiền xử lý Công nghệ lò đốt sử đã sửdụng để đốt CTR đô thị đã được thay đổi hơn 10-15 năm để phù hợp với luật pháp
là làm cho lượng phát thải nằm trong giới hạn cho phép Theo chỉ thị 2007/76/EC,
hệ thống lò đốt phù hợp với bất kì công nghệ tĩnh hay động nào để giúp cho việc
Trang 7xử lý nhiệt có hay không có thu hồi tạo ra nhiệt Nó bao gồm sự oxi hóa các chấtthải cũng như quá trình xử lý nhiệt như là nhiệt phân, khí hóa một phần các chất
và sau đó đem đốt Hệ thống lò đốt bao gồm các vị trí và toàn bộ hệ thống lò đốt:
- Thu gom chất thải và đóng gói (kho chứa hoặc các khu vực tiện để tiền xử lý)
- Buồng đốt (hệ thống cung cấp nhiên liệu và khí)
- Thu hồi năng lượng (đun sôi, bộ phân tiết kiệm, vv)
- Dễ dàng lau dọn các khí phát thải
- Dễ dàng xử lý tại chỗ hay đóng gói các các cặn thừa hay nước thải, khí
- Các thiết bị và hệ thống kiểm soát quá trình đốt, ghi chép và quản lý điều kiện đốtCác khu vực được phân bố như hình 5
Xem xét hình 5, mô tả ngắn gọn khối lượng dòng thải vào lò đốt CTR đô thị đượcđưa về bằng xe đẩy (1) và được bỏ vào hố thu (2), khi đủ khối lượng để cung cấpcho quá trình tiếp theo thì cần trục (3) sẽ lấy chất thải lên và thả vào phễu thu (4)
Hệ thống có thể được điểu khiển để tối ưu hóa quá trình đốt, để đảm bảo mức tối
đa có thể đốt cháy hết lượng carbon và lượng thời gian lưu trên vỉ lò không quá 60phút Quạt thổi cặn cưỡng bức (7) thổi khí sơ cấp vùng dưới vỉ lò (8) vào lò nung(9) để cung cấp đủ khí oxi thúc đẩy các phản ứng oxi hóa, công thức 1 Không khí
sơ cấp được đưa vào từ hố thu (2) đến vùng có áp suất thấp và loại bỏ lượng mùiphát sinh từ hố chứa Mặc dù nó không được trình bày ở hình 5, hệ thống cung cấpkhí thứ cấp được sử dụng ở lò nung để đảm bảo có sự xáo trộn khí và đảm bảo quátrình cháy xảy ra hoàn toàn Khoảng 10-20% lượng khí được tuần hoàn lại như là
Trang 8khí thứ cấp Phản ứng bao gồm các quá trình tỏa nhiệt và một lượng lớn nănglượng được thoát ra thông qua khói và nhiệt Thực tế là nhiệt lượng ở phần trêncủa lò đốt ở Đức nằm trong khoảng từ 7-15MJ/kg Năng lượng thu hồi xảy ra chủyếu trong nồi hơi (10), bộ quá nhiệt (12) và bộ phân tiết kiệm nhiên liệu (13) Phầncháy hoàn toàn phía dưới tro được làm nguội và chuyển đến kho chứa than (11).Trong hầu hết các lò đốt, phần dưới của tro được chuyển trên băng chuyền vàđược phân loại ra sắt và sau đó thu hồi kim loại và cải thiện tính chất của xỉ đượclấy ra Xỉ có 1 phần được làm thủy tinh và được đóng gói như là chất không nguyhại hay chất thải đặc biệt ở một số quốc gia Lượng lớn khí được tạo ra trong quátrình đốt cháy chứa không khí ô nhiễm gây hại cho môi trường được xử lý tuântheo giới hạn nghiêm ngặt của pháp luật Sau đó, dựa vào phần trăm được làmsạch, các hệ thống kiểm soát khí ô nhiễm khác nhau sẽ được áp dụng Ví dụ, ởhình 5, tháp hấp thu khô (14) và tháp lọc bụi túi vải (15) được sử dụng Trong một
số đơn vị, lượng khí dư sau quá trình kiểm soát khí ô nhiễm được tạo ra và nó sẽđược chuyển tới 1 cái hầm (không trình bày) Hầu hết các lò đốt xử lý khí dư trướckhi thải bỏ ra các khu loại bỏ Cuối cùng, bằng việc sử dụng quạt thổi khí cưỡngbức (16) lượng khí sạch được thoát ra thông qua ống khói Liên quan đến ô nhiễmkhông khí, cần chú ý quá trình đốt gồm các phản ứng xảy ra rất nhanh và xảy ratrong pha khí, quá trình tự cháy có thể xảy ra nếu nhiệt lượng của chất thải và oxiđầy đủ Sau đó, độ dài vỉ lò cũng được trình bày trong hình 6:
Trong thực nghiệm, nước và hàm lượng chất bay hơi trong CTR đô thị được pháttriển trong pha đầu tiên của quá trình sấy đến nhiệt độ 2000C, không cần cung cấpoxy Pha tiếp theo tương ứng với nhiệt phân và khí hóa vật liệu hữu cơ, ở đó cáchợp chất hữu cơ được chuyển thành pha khí Sau đó, trong quá trình oxi hóa, khícháy sẽ phản ứng với oxy tạo ra nhiệt và các chất có khối lượng phân tử nhỏ hơn.Khi có đủ các điều kiện oxi hóa, phản ứng xảy ra hầu như hoàn toàn và khí chính
là hơi nước, N2, CO2, O2 Chú ý là những pha này chồng chéo lên nhau về mặtkhông gian và thời gian Tuy nhiên, một số biện pháp kỹ thuật trong lò đốt (vd
Trang 9phân phối không khí và thiết kế lò) có thể được thực hiện để gây ảnh hưởng đếncác giai đoạn để mà làm giảm các chất ô nhiễm từ việc phát thải khí Luật phápchâu Âu bắt buộc nhiệt độ pha khí nhỏ nhất là 8500C và thời gian lưu là 2s.
Nói chung, hệ thống lò đốt CTR đô thị vận hành 24h/ ngày và gần như là 365ngày/ năm Hệ thống sẵn có là 98% và điều này gây ra sự dư thừa về các thiết bị
và quá trình bảo dưỡng Bảng 7 tổng họp các đầu vào và đầu ra chính của lò đốtCTR đô thị, nó chỉ ra rằng 1 tấn chất thải có nguồn gốc gần 300kg tro đáy, 30 kg
dư lượng APC và phần còn lại được phát ra như khí thải Tốc độ dòng khí đượcđiều chỉnh dựa vào ống khói Tuy nhiên, lượng lớn 4000-4500 m3/ tấn không khí làcần thiết để đảm bảo lượng không khí cho bầu khí quyển Thể tích khí đầu vàotrong lò đốt CTR đô thị phụ thuộc vào công nghệ, nó liên quan đến sự tuần hoàncác khí có sẵn Tuy nhiên, giá trị này có thể thay đổi từ 4500-6000 Nm3/ tấn chấtthải Mặc dù có sự biến đổi lớn, điển hình 1 tấn CTR đô thị có thể thu hồi được400-700kWh điện và 1205kWh nhiệt Nói chung, các dòng lỏng thải ra có thể từcác thiết bị kiểm soát ô nhiễm không khí APC nếu hệ thống bị ướt, sự thu gom vàđóng gói lưu trữ tro đáy, tuần hoàn nước / hơi nước, khu vực vệ sinh, nước mưa vànước làm mát Tuy nhiên, nếu quá trình tuần hoàn được thực hiện tối đa thì có thểlàm giảm đáng kể lượng nước thải Chất phản ứng hóa học sử dụng trong hệ thống
lò đốt có thể là NH4OH, NH3 để làm giảm Nox trong lò, trung hòa các tác nhân(cd Ca(OH)2) và vật liệu hấp thụ (vd: than hoạt tính) Tỉ lệ tiêu thụ điển hình trêntấn là 0,8kg NH4OH; 8kg Ca(OH)2; 0,5kg than hoạt tính
3.1 Hệ thống xử lý khí từ lò đốt chất thải
Hỗn hợp khí đi ra khỏi lò đốt có 3 loại tạp chất chính cần loại bỏ trước khi thải ra ngoài môi trường:
- Tro bay bao gồm rất nhiều hạt bụi di chuyển theo chiều dòng khí
- Các acid và chất tiền acid, như SO2, NO, HCl
Trang 10- Dioxin và các hợp chất tương tự hình thành bởi bức xạ nhiệt với cấu trúc như polychloro dibenzodioxin và các họ của furan.
Hỗn hợp khí nóng đi ra khỏi lò đốt, trong đổi nhiệt với bề mặt các ống dẫn, với áp suấtcao và trước khi đi qua hệ thống xử lý, sau đó một phần của các khí này sẽ được chi ra vàbơm trực tiếp vào các buồng phía dưới các vỉ đốt di động Việc thu hồi khí này là cầnthiết trong điều kiện năng lượng cần được thu hồi và rất quan trọng trong việc điều khiển
tỷ lệ cháy của oxy trong lò đốt Phần khí còn lại phải đi qua các hệ thống xử lý khácnhau
3.2 Các mục tiêu chính
Trong quá trình trao đổi nhiệt tại bề mặt các ống cấp nhiệt cho lò hơi, dòng khí được làmnguội và một số phản ứng tạo chất rắn xảy ra, tăng tỷ lệ bụi trong dòng khí Các khí nàyphải được xử lý tới chỉ tiêu áp dụng tại địa phương Bảng 3 cho thấy nồng độ, chỉ tiêu vàyêu cầu loại bỏ của các chất ô nhiễm
Chất ô nhiễm Nồng độ khí thoát
ra(mg/Nm3)
Mức thải tối đađược chấp nhận(mg/Nm3)
Hiệu quả xử lý(%)
Chất ô nhiễm Các bước quá trình Hiệu quả (%)
SOx Scrubber ướt hay tổ hợp cyclone khô 50-90
Kim loại nặng Scrubber khô và lắng tĩnh điện 70-95Tro bay Lắng tĩnh điển và lọc bụi túi vải 95-99.9
Trang 11Dioxins và Furans Than hoạt tính và lọc bụi túi vải 50-99.9
3.4 Tách tro bay và than hoạt tính
Tro bay được tạo ra khi đốt nhiên liệu, thường được thu lại và sử dụng làm vật liệu xâydựng như gạch Tro bay tạo ra từ lò đốt thường chứa các kim loại nặng và các hợp chấtnguy hiểm khác, cần được xử lý như là chất nguy hại và trở thành chất trơ trước khi đượcchôn lấp
Than hoạt tính, ở dạng bột, thường được sử dụng để hấp thụ chất ô nhiễm hữu cơ nhưdioxin và furan, và sau đó được thu lại cùng với tro bay ở một hệ thống cụ thể Quy trìnhloại bỏ tro bay và than hoạt tính thường là cyclone, lắng tĩnh điện, lọc túi vải
3.4.1 Cyclone
Cyclone đạt hiệu quả loại bụi tốt hơn với kích thước bụi trên 100µm trong dòng khí Dolàm bằng thép hoặc thép không gỉ nên chúng có thể sử dụng ở thang nhiệt độ lớn Trongviệc xử lý khí từ lò đốt, cyclone thường được dùng như là nơi phân tách ban đầu sau khibiết được kích cỡ hạt tro bay
3.4.2 Lắng tĩnh điện (ESP)
Hiệu quả của ESP phụ thuộc chính vào các bản kim loại và các bộ gõ, và vùng thu phảiđược thiết kế cẩn thận để bảo đảm đủ độ dày cho các lớp biên, để hạn chế sự tái trộn lẫncủa dòng khí đối với những hạt bụi đã được giữ lại Vận tốc trong các vùng lắng dưới1m/s và thường xuyên dưới mức 0.5m/s Như các phương pháp khác trong hệ thống lòđốt, ESP phải được điều chỉnh đến điều kiện nhất định nhưng vẫn có thay đổi khi có cácđiều kiện không cân bằng diễn ra Điều khiển động học thường được yêu cầu và các điềukhiển, kiểm soát hiệu quả rất quan trọng
Thiết bị Hiệu quả xử lý
đối với tro bay
Hiệu quảđối vớithan hoạttính
Chênh lệch
áp suất
Nhiệt độtối đa
Kích cỡ bụi
Cyclones Đến 80% Đến 50% 10-1000 Pa 1300oC
ESP Đến 99% Đến 80% 50-300 Pa 450oC 0.08-20 µmLọc bụi túi vải Đến 99% Đến 99% 500-2000 Pa
với một quạtđẩy
240oC 0.04-50 µm
Trang 123.5 Xử lý các acid khác nhau
Các acid có trong khí thải như HCl, HF, tiền thân của acid SO2 có thể được xử lý bằngcác quá trình khác nhau: quá trình khô (sử dụng chất rắn hấp thụ), bán khô (phun chấthấp thụ), ướt (sử dụng dung dịch)
Khía cạnh Xử lý khí
bằng pp ướt bằng pp bánXử lý khí
ướt
Xử lý khíbằng pp khô Xử lý khíbằng
0: công nghệ không có ưu điểm hay nhược điểm đáng kể nào
-: công nghệ xử lý có nhược điểm
Chất rắn hấp thụ như đá vôi khô (calcium hydroxide) thường được sử dụng, sodiumbicarbonate cũng là một chọn lựa Bảng trên so sánh các quá trình cụ thể đối với việc xử
lý từng loại acid
3.6 Khử nitrogen oxides
Nồng độ Nitrogen oxides trong khí thải thường được giảm thiểu ở hai quá trình phản ứng:SNCR (giảm không xúc tác có chọn lọc) và SCR (giảm xúc tác có chọn lọc) Phươngtrình hóa học khác tập trung vào việc giảm sự hình thành NOx trong quá trình đốt cháy đãđược nghiên cứu rộng rãi tại phòng thí nghiệm và nhà máy thí điểm, có thể được dựa trêngiải quyết triệt để giảm thiểu quá trình oxy hóa N2 bởi các phản ứng hoàn toàn Tuy nhiênhầu hết, nếu không phải tất cả những phương trình, có một số ảnh hưởng lên hiệu suấtcháy và do đó làm tăng nồng độ của VOC và cụ thể là PAH trong khí thải
Quá trình SNCR sử dụng ammonia (NH3) là chất phản ứng hoặc cho các cơ chế nhỏ hơnurea (CO (NH2) 2) như giảm thiểu các tác nhân, với hệ thống phun trực tiếp vào buồng
Trang 13đốt Ở nhiệt độ cao, urea phân hủy hình thành amoniac, phương trình (4), và các phảnứng giảm thiểu nói chung diễn ra từ 850 º C tới 1050 º C với phương trình (5) - (6):
CO(NH2)2 + H2O → 2 NH3 + CO2 (4)
4 NO + 4 NH3 + O2 → 4 N2 + 6 H2O (5)
6 NO2 + 8 NH3 → 7 N2 + 12 H2O (6)Quá trình SCR (Jungtten và cộng sự, 1988.) Sử dụng một chất xúc tác rắn thường nền cốđịnh và vận hành từ 200 đến 400 º C, với sự hiện diện của amoniac Phạm vi của nhiệt độvận hành và thực tế là chất xúc tác vô hiệu hóa với hiện diện của acid media mạnh, áp đặtcác mô-đun SCR phải được cài đặt sau khi bụi, cũng như các thành phần có tính acid đãđược lấy ra từ khí thải
Các phản ứng nói chung đại diện diễn ra trên bề mặt của chất xúc tác được thể hiện ở cácphương trình (7) – (9) So sánh các đặc điểm chính và các quy trình của SNCR và SCRđược trình bày trong bảng 8
4 NO + 4 NH3 + O2 → 4 N2 + 6 H2O (7)
6 NO + 4 NH3 →5 N2 + 6 H2O (8)
2 NO2 + 8 NH3 + O2 → 3 N2 + 6 H2O (9)
3.7 Carbon monoxide và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi
Sự gia tăng của nồng độ khí carbon monoxide (CO) và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi(VOC) trong khí thải là một dấu hiệu của điều kiện cháy không phù hợp trong lò Một sốđiều chỉnh bởi các hệ thống kiểm soát có được thông qua, nhưng phổ biến hơn là:
i. Tăng nguyên liệu không khí đầu vào của lò
ii. Giảm thiểu tái chế khí thải cho lò
Trang 14iii. Tăng nhẹ áp suất dưới ghi lò
Cả i) và ii) sẽ làm tăng cân bằng hóa học của không khí trong lò, cho phép quá trình oxyhóa sản phẩm phân huỷ hoàn chỉnh hơn của các chất thải và các chất dễ bay hơi tươngứng, chẳng hạn như nhiệt Đối với chất thải có hàm lượng khá cao halogen hoặc phospho(ví dụ như trong sự hiện diện của việc tăng hàm lượng chất chống cháy hoặc PVC), việc
áp dụng i) và đặc biệt ii) sẽ rất hiệu quả, nhưng tăng oxid cân bằng hóa học trên 10%thường gây ra hậu quả giảm hiệu quả phục hồi năng lượng tổng thể do không thể tránhkhỏi tiêu thụ năng lượng để làm nóng lên N2 đầu vào Việc áp dụng iii) đặc biệt hiệu quảđối với chất thải có độ ẩm cao, kết quả là nâng hiệu quả hơn các vật liệu chất thải từ dịchchuyển ghi lò Điều quan trọng của việc đề cập là biện pháp iii) chỉ có thể được áp dụnggiảm áp suất cao trong ghi lò trong đó lỗ và khoảng cách ghi lò là khá nhỏ (ví dụ loại ghi
lò VON ROLL)
Tách carbon monoxide và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi có trong khí thải không phải làmột công việc dễ dàng Một trong số rất ít quá trình cụ thể, đáng để đề cập, là quá trìnhoxy hóa xúc tác trong chuyển đổi không đồng nhất Nói chung, thêm O2 vào trong dòngkhí thải và hỗn hợp này là tiếp tục bị oxy hóa trên nền cố định của một chất xúc tác oxyhóa mạnh như phớt platium không đan lại
Đối với lò đốt chất thải khá nhỏ, và khi các chất thải có một hàm lượng cao PVC dùng 1lần (ví dụ như chất thải bệnh viện) bước oxi hóa này được bao gồm trong hệ thống làmsạch khí, thường là gần lò hơi vì quá trình oxy hóa có hiệu quả hơn ở nhiệt độ khí thảicao Đối với hệ thống lớn hơn như sử dụng để đốt khối lượng chất thải thành phố hệthống này là rất hiếm khi đưa vào thiết kế do chi phí đầu tư rất cao và cũng do sự mấtthêm năng lượng do thúc đẩy các yêu cầu để bù đắp việc giảm áp suất
3.8 Ngưng tụ hơi trong hệ thống làm sạch khí
Ngưng tụ hơi nước là một trong những vấn đề lớn có thể xảy ra trong các hệ thống làmsạch khí Sự xuất hiện của sự ngưng tụ gây ra vấn đề ăn mòn mạnh mẽ cũng như tro baykết hợp như bùn hoặc "dán" và gây ra các sự cố ở một vài bước làm sạch khí chủ yếu làcác bộ lọc cấu trúc ống Cả trong thiết kế cũng như trong hoạt động của hệ thống đốt,tránh ngưng tụ hơi ẩm là bắt buộc và trong trường hợp liên tục xảy ra tuổi thọ của hệthống sẽ giảm cũng như tính khả dụng do yêu cầu làm sạch và bảo trì thường xuyên hơn
Do đó, tỷ lệ chi phí vận hành cũng là đáng kể, mặc dù một số biện pháp giảm bớt đi cóthể được thông qua từ các điểm kiểm soát , cách giải quyết tốt nhất để ngăn ngừa sự cốxảy ra là một thiết kế hệ thống 1 cách kĩ lưỡng Không chỉ tổng thể cân bằng nước được