Tính toán thiết kế chế tạo và xây dựng quy trình vận hành lò thử nghiệm đốt rác thải sinh hoạt, không sử dụng năng lượng bên ngoài với năng suất 500kg h

v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT khí S Diện tích mặt ghi và buồng đốt C Nhiệt dung riêng α Hệ số tỏa nhiệt đối lưu D Chiều dài  Chiều dày lớp vật liệu V Thể tích buồng đốt r

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

ĐÀM THỊ LAN

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH VẬN HÀNH LÒ THỬ NGHIỆM ĐỐT RÁC THẢI SINH HOẠT, KHÔNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG BÊN NGOÀI VỚI NĂNG SUẤT 500 kg/h

Chuyên ngành : KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH

Trang 2

i

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XỬ LÝ RÁC THẢI

2.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình cháy nhiên liệu rắn 22 2.2 Phân tích quá trình cháy chất thải trong lò đốt 24

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ ĐỐT CHẤT THẢI RẮN

3.1 Thành phần chất thải và điều kiện tính toán 28

Trang 3

ii

Trang 4

iii

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy giáo, PGS.TS Trần Gia Mỹ, người

đã trực tiếp hướng dẫn em Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Công ty TNHH MTV Đức Minh đã tạo điều kiện cho em rất nhiều về mọi mặt Đồng thời, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy, Cô và các bạn bè, đồng nghiệp trong Viện KH&CN Nhiệt – Lạnh, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và Viện KH&KT Môi Trường, trường Đại học Xây dựng đã giúp đỡ em trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành bản luận văn này

Em xin chân thành cảm ơn!

Trang 5

iv

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản luận văn này do tôi tự nghiên cứu, tính toán, thiết kế dưới

sự hướng dẫn của thầy giáo, PGS.TS Trần Gia Mỹ

Để hoàn thành luận văn này, tôi chỉ sử dụng những tài liệu đã ghi trong mục tài liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất cứ tài liệu nào khác mà không được ghi Nếu sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định

Học viên thực hiện

Đàm Thị Lan

Trang 6

v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT

khí

S Diện tích mặt ghi và buồng đốt C Nhiệt dung riêng

α Hệ số tỏa nhiệt đối lưu D Chiều dài

 Chiều dày lớp vật liệu V Thể tích buồng đốt

r Nhiệt ẩn hóa hơi của nước n Hệ số không khí thừa

d Độ chứa hơi của không khí  Khối lượng riêng

 Thời gian lưu khói trong buồng

q Nhiệt thế thể tích của lò công

CTNH Chất thải nguy hại TN&MT Tài nguyên và môi trường CTRCN Chất thải rắn công nghiệp BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường

Trang 7

vi

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1-1 Lượng chất thải phát sinh năm 2003 và năm 2008 2 Bảng 1-2 Khối lượng CTR công nghiệp phát sinh tại một số tỉnh năm

Bảng 3-1 Thành phần hóa học của chất thải rắn theo khối lượng rác

khô (lấy mẫu là 100 kg rác ẩm)

Bảng 3-7 Các kích thước nội hình sơ bộ của buồng đốt 38 Bảng 3-8 Vật liệu và chiều dày các lớp thể xây của lò 39

Bảng 3-16 Đương lượng độc hại của một số đồng phân Dioxin và Furan

tiêu biểu

57

Bảng 3-17 Điều kiện phát sinh dioxin và furan trong các lò đốt chất thải 58

Trang 8

vii

Bảng 4-3 Kết quả phân tích mẫu khí thải tại miệng ống khói lò đốt rác 72 Bảng 4-4 Kết quả phân tích mẫu khí thải tại cửa cấp của lò đốt rác 73 Bảng 4-5 Kết quả phân tích mẫu khí thải xung quanh, trước và sau

hướng gió của lò đốt rác

74

Trang 9

viii

DANH MỤC HÌNH

của nước ta và dự báo tình hình thời gian tới

3

Hình 1-3 Thành phần CTR toàn quốc năm 2008 và xu hướng thay đổi

trong thời gian tới

4

Hình 1-4 CTR công nghiệp năm 2008 tại các vùng kinh tế 5

Hình 1-5 CTR y tế và sự gia tăng tại một số địa phương giai đoạn

Hình 3-1 Sơ đồ cân bằng vật chất của quá trình cháy trong buồng đốt 33

Hình 3-2 Đường đi của khói trong buồng đốt thứ cấp tạo hình anpha 37

Hình 3-3 Các lớp tường lò và phân bố nhiệt độ qua vách 45

Hình 3-4 Cấu trúc của 2,3,7,8 – TCDD

Cơ chế và điều kiện hình thành Dioxin/Furan

58

Hình 3-5 Quan hệ giữa Dioxin và nhiệt độ trong tro bay [9]

Phương pháp giảm phát thải dioxin trong lò đốt chất thải

59

Trang 10

ix

rắn

Hình 4-1 Mặt cắt dọc và cấu trúc bên trong của lò đốt 62

Hình 4-2 Các góc nhìn tổng thể của lò đốt đốt: nhìn từ trước, giữa và

sau

62

Hình 4-3 Tổng thể lò đốt chất thải công nghệ BD-Anpha 63

Hình 4-4 Buồng lưu khói và xử lý khói thải

- Bộ phận làm lạnh khói (thiết bị làm lạnh khói thải)

65

Trang 11

x

LỜI MỞ ĐẦU

Việt Nam đang trong tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước mạnh mẽ Cùng với sự gia tăng số lượng và quy mô các ngành nghề sản xuất, sự hình thành các khu dân cư tập trung, nhu cầu tiêu dùng hàng hóa, nguyên vật liệu và năng lượng ngày càng tăng Những sự gia tăng đó đã tạo điều kiện kích thích các ngành sản xuất, kinh doanh và dịch vụ mở rộng và phát triển nhanh chóng, đóng góp tích cực cho sự phát triển kinh tế - xã hội của đất nước Tuy nhiên, song song với sự phát triển mạnh mẽ này là sự phóng thích một lượng lớn rác thải vào môi trường, đặc biệt là chất thải rắn như chất thải sinh hoạt, chất thải công nghiệp, chất thải nông nghiệp, chất thải xây dựng và chất thải nguy hại … Theo World Bank (năm 2004), khối lượng chất thải rắn phát sinh trên toàn quốc ước tính khoảng 15 triệu tấn/năm Trong đó rác thải sinh hoạt

đô thị và nông thôn khoảng 12,8 triệu tấn, chiếm 85%, rác thải công nghiệp khoảng 2,7 triệu tấn, chiếm 18%, rác y tế là 21.000 tấn, chiếm 0,14%, chất thải nguy hại công nghiệp là 130.000 tấn, chiếm 0,87% và chất thải nguy hại trong nông nghiệp chiếm khoảng 45.000 tấn Dự báo đến năm 2020, lượng chất thải rắn tăng lên từ 30 đến 40%.Trên thực tế, việc xử lý ô nhiễm môi trường do các chất thải này gây ra đang là nhu cầu cấp bách của toàn xã hội hiện nay

Việt Nam hiện nay đã có rất nhiều công nghệ xử lý rác thải rắn sinh hoạt nhưng hầu hết những công nghệ đó đều không hiệu quả hoặc chi phí đầu tư quá lớn dẫn đến lượng rác thải không xử lý được ngày càng nhiều Vậy việc nghiên cứu để tìm ra một công nghệ xử lý rác thải hiệu quả, phù hợp, không gây ô nhiễm môi trường, chi phí đầu tư thấp, có khả năng áp dụng rộng rãi trong điều kiện Việt Nam là điều rất cần thiết và cấp bách hiện nay Chính vì vậy mà em đã chọn đề tài : “Tính toán, thiết kế, chế tạo và xây dựng quy trình vận hành lò thử nghiệm đốt rác thải sinh hoạt, không sử dụng năng lượng bên ngoài với năng suất 500 kg/h.” để làm luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật

Đây là một đề tài không chỉ mang tính lý thuyết và còn đòi hỏi nhiều kinh nghiệm, hiểu biết thực tế Nên với vốn kiến thức còn hạn chế về nhiều mặt thì bản luận

Trang 12

xi

văn khó tránh khỏi những sai sót Em rất mong nhận được sự góp ý chân thành của các Thầy, Cô giáo cũng như các bạn bè đồng nghiệp để bản luận văn này được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng năm 2013

Học viên thực hiện

Đàm Thị Lan

Trang 13

Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh

Đàm Thị Lan Trang 1 Khóa 2010B

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

TẠI VIỆT NAM HIỆN NAY

1.1 THỰC TRẠNG CHẤT THẢI RẮN TẠI VIỆT NAM HIỆN NAY

Chất thải rắn đang là nỗi lo không của riêng ai Nó đang là một bài toán khó đối với chính quyền địa phương cũng như các ngành chức năng, làm ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường sống của con người Đặc biệt tình trạng này đã đến mức cảnh báo khi các bãi rác tự phát không được xử lý kịp thời mà ngày càng xuất hiện nhiều hơn ở các vùng nông thôn hay các tuyến đường ở các vùng ngoài trung tâm thị trấn, thị tứ Tại đây có chất thải của các khu công nghiệp, nhà máy, xí nghiệp, làng nghề, rác thải từ sinh hoạt, chăn nuôi, bao bì thuốc bảo vệ thực vật trong sản xuất nông nghiệp Đã đến lúc chúng ta phải đề cao việc bảo vệ để cứu lấy môi trường

Hình 1-1 Ô nhiễm môi trường do rác thải ngày càng gia tăng

Quá trình phát sinh chất thải rắn (CTR) gắn liền với quá trình sản xuất và sinh hoạt của con người Theo công trình khảo sát chất thải toàn cầu do tổ chức Hàng hải quốc tế đã thống kê, cứ tạo ra tổng sản phẩm quốc nội (GDP) khoảng 1 tỉ USD sẽ làm phát sinh khoảng 4.500 tấn chất thải công nghiệp, 20% trong đó là chất

Trang 14

thải nguy hại (CTNH) [10] Theo thống kê của trung tâm nghiên cứu và quy hoạch môi trường đô thị - nông thôn, bộ Xây dựng cho, năm 2004 - lượng CTR đô thị bình quân khoảng 0,9 – 1,2 kg/người/ngày ở các đô thị lớn, dao động từ 0,5 đến 0,65 kg/người/ngày tại các đô thị nhỏ, và năm 2008 con số này đã tăng lên 1,45 kg/người/ ngày ở khu vực đô thị và 0,4 kg/người/ngày tại khu vực nông thôn [10] Theo báo cáo môi trường quốc gia năm 2010 của Bộ TN&MT, trên phạm vi toàn quốc, từ năm 2003 đến năm 2008 lượng CTR phát sinh trung bình tăng từ 150 ÷ 200%, CTR sinh hoạt đô thị tăng trên 200%, CTR công nghiệp tăng 181%, và còn tiếp tục gia tăng trong thời gian tới, bảng 1-[1]

Bảng 1-1 Lượng chất thải phát sinh năm 2003 và năm 2008

Phát sinh CTR sinh hoạt trung

bình tại khu vực đô thị

Phát sinh CTR sinh hoạt trung

bình tại khu vực nông thôn

Trang 15

Cũng theo dự báo của bộ Xây dựng và bộ TN&MT, đến năm 2015, khối lượng chất thải rắn ước tính khoảng 44 triệu tấn/năm, đặc biệt là CTR đô thị và công nghiệp [1], hình 1-2

Hình 1-2 Biểu đồ hiện trạng phát sinh CTR trong các vùng kinh tế của nước ta

và dự báo tình hình thời gian tới

Lượng CTR phát sinh lớn nhất và nhanh nhất chủ yếu là CTR sinh hoạt tại các vùng đô thị và nông thôn Theo trung tâm nghiên cứu và quy hoạch môi trường

đô thị - nông thôn, bộ Xây dựng 2010, tổng lượng CTR sinh hoạt ở các đô thị phát sinh trên toàn quốc năm 2008 khoảng 35.100 tấn/ngày, CTR sinh hoạt ở khu vực nông thôn khoảng 24.900 tấn/ngày Các kết quả nghiên cứu về lượng phát sinh CTR

ở các đô thị cũng cho thấy rằng, tổng lượng rác thải sinh hoạt phát sinh từ đô thị có

xu hướng tăng đều, trung bình từ 10 – 16% mỗi năm [1]

Trang 16

Hình 1-3 Thành phần CTR toàn quốc năm 2008

và xu hướng thay đổi trong thời gian tới

Song song với CTR sinh hoạt là CTR công nghiệp và CTNH cũng được phát sinh Tuy số lượng không nhiều nhưng nó lại có mức độ gây nguy hiểm và ô nhiễm rất cao Tính trên phạm vi toàn quốc, năm 2008, khối lượng CTR công nghiệp vào khoảng 13.100 tấn/ngày và còn tiếp tục gia tăng trong thời gian tới Theo thống kê, CTR công nghiệp tập trung chủ yếu ở hai vùng kinh tế trọng điểm Bắc bộ và phía nam Trong đó, các ngành công nghiệp nhẹ, hóa chất, luyện kim là các ngành phát sinh CTR nhiều nhất Đặc biệt, CTR ở hầu hết các làng nghề chưa được thu gom triệt để Nhiều làng nghề xả thải trực tiếp, gây ô nhiễm môi trường không khí, đất, nước và tác động xấu đến cảnh quan Theo thống kê, tổng lượng CTR nguy hại phát sinh từ các làng nghề trên toàn quốc vào khoảng 2.800 tấn/ngày [1], trong đó, các làng nghề tại miền bắc phát sinh nhiều CTNH nhất, đặc biệt là các làng nghề tái chế kim loại, đúc đồng với nguồn CTR phát sinh bao gồm bavia, bụi kim loại, phôi, rỉ sắt, lượng phát sinh khoảng 1÷7 tấn/ngày

Trang 17

Hình 1-4 CTR công nghiệp năm 2008 tại các vùng kinh tế

Bảng 1-2 Khối lượng CTR công nghiệp phát sinh tại một số tỉnh năm 2009 [1]

Tỉnh/Thành phố

Khối lượng CTR công nghiệp (tấn/năm)

Tỉnh/Thành phố

Khối lượng CTR công nghiệp (tấn/năm)

Trang 18

2008, tổng lượng CTR y tế phát sinh hơn 490 tấn/ngày, trong đó có khoảng 60 ÷ 70 tấn/ngày là CTR y tế nguy hại phải xử lý [1]

Hình 1-5 CTR y tế và sự gia tăng tại một số địa phương giai đoạn 2005 – 2009

Bảng 1-3 Khối lượng CTR y tế phát sinh tại một số địa phương năm 2009 [1]

Tỉnh/Tp Khối lượng chất

thải y tế (tấn/năm)

Tỉnh/Tp Khối lượng chất

thải y tế (tấn/năm)

Trang 19

Như vậy, theo các số liệu thống kê trong các bảng trên chúng ta có thể thấy rằng, lượng CTR không ngừng phát sinh và có chiều hướng tăng khá nhanh Nếu các biện pháp thu gom, xử lý và quản lý chất thải không hiệu quả thì các chất thải này sẽ là nguồn gây ô nhiễm nặng cho môi trường, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe cộng đồng cũng như mọi hoạt động của toàn xã hội

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN PHỔ BIẾN HIỆN NAY

Hiện nay, tại Việt Nam đã tồn tại nhiều công nghệ xử lý chất thải rắn với những quy mô khác nhau như công nghệ chôn lấp, công nghệ xử lý sinh học, công nghệ plasma, công nghệ ủ copmost, công nghệ đốt trực tiếp … dưới đây là phần giới thiệu tổng quan về một số công nghệ xử lý chất thải rắn

1.2.1 Phân loại và xử lý cơ học

Đây là khâu ban đầu không thể thiếu trong quy trình xử lý chất thải Biện pháp này làm tăng hiệu quả tái chế và xử lý ở các bước tiếp theo Các công nghệ dùng để phân loại, xử lý cơ học chất thải bao gồm: cắt, nghiền, sàng, tuyển từ, tuyển khí nén… Ví dụ, các loại chất thải có kích thước lớn và thành phần khác nhau phải được phân loại ngay khi tiếp nhận Các chất thải rắn chứa các chất độc hại (như muối cyanua rắn) cần phải được đập thành những hạt nhỏ trước khi được hòa tan để

xử lý hóa học Các chất thải hữu cơ dạng rắn có kích thước lớn phải được băm và nghiền nhỏ đến kích thước nhất định, rồi trộn với các chất thải hữu cơ khác để đốt…

1.2.2 Công nghệ thiêu đốt

Đốt là quá trình oxy hóa chất thải ở nhiệt độ cao Công nghệ này rất phù hợp

để xử lý CTRCN và CTNH hữu cơ như cao su, nhựa, giấy, da, cặn dầu, dung môi, thuốc bảo vệ thực vật và đặc biệt là chất thải y tế trong những lò đốt chuyên dụng hoặc công nghiệp như lò nung xi măng Theo các tài liệu kỹ thuật thì khi thiết kế lò

Trang 20

đốt chất thải phải đảm bảo 4 yêu cầu cơ bản: cung cấp đủ oxy cho quá trình nhiệt phân bằng cách đưa vào buồng đốt một lượng không khí dư; quá trình cháy phải được duy trì ổn định trong lò đốt đủ để đốt cháy hoàn toàn khí sinh ra (thông thường ít nhất là 4 giây); nhiệt độ phải đủ cao (thông thường cao hơn 10000C) [6] Công nghệ thiêu đốt có nhiều ưu điểm như khả năng tận dụng nhiệt, xử lý triệt để khối lượng, sạch sẽ, không tốn đất để chôn lấp nhưng cũng có một số hạn chế như chi phí đầu tư, vận hành, xử lý khí thải lớn, dễ tạo ra các sản phẩm phụ nguy hiểm

1.2.3 Công nghệ xử lý hóa – lý

Công nghệ xử lý hóa – lý là sử dụng các quá trình biến đổi vật lý, hóa học để làm thay đổi tính chất của chất thải nhằm mục đích chính là giảm thiểu khả năng nguy hại của chất thải đối với môi trường Công nghệ này rất phổ biến để thu hồi, tái chế chất thải, đặc biệt là một số loại CTNH như dầu, mỡ, kim loại nặng, dung môi

Trang 21

Trích ly: là quá trình tách các cấu tử ra khỏi hỗn hợp nhờ một dung môi có khả năng hòa tan chọn lọc một số chất trong hỗn hợp đó Trong xử lý chất thải, quá trình trích ly thường được ứng dụng để tách hoặc thu hồi các chất hữu cơ có lẫn trong chất thải dầu mỡ, dung môi, hóa chất bảo vệ thực vật… Sau khi trích ly, người ta thường thu hồi lại dung môi bằng cách chưng cất hỗn hợp Sản phẩm trích

ly còn lại có thể được tái sử dụng hoặc xử lý bằng cách khác

Chưng cất: là quá trình tách hỗn hợp chất lỏng bay hơi thành những cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau, ở những nhiệt độ sôi khác nhau của mỗi cấu tử chứa trong hỗn hợp đó, bằng cách lặp đi lặp lại nhiều lần bay hơi và ngưng

tụ Quá trình chưng cất dựa trên cơ sở là các cấu tử của hỗn hợp lỏng có áp suất hơi khác nhau, khi đun nóng, những chất có nhiệt độ sôi thấp hơn sẽ bay hơi trước và được tách riêng ra khỏi hỗn hợp

Trong thực tế xử lý chất thải, quá trình chưng cất thường gắn với trích ly để tăng cường khả năng tách sản phẩm

Kết tủa, trung hòa: dựa trên phản ứng tạo sản phẩm kết tủa lắng giữa chất bẩn và hóa chất để tách kết tủa ra khỏi dung dịch Quá trình này thường được ứng dụng để tách các kim loại nặng trong chất thải lỏng ở dạng hydroxyt kết tủa hoặc muối không tan Ví dụ như việc tách Cr, Ni trong nước thải mạ điện nhờ phản ứng giữa Ca(OH)2 với các Cr3+ (khử từ Cr6+) và Ni2+ tạo ra kết tủa Cr(OH)3, Ni(OH)2 lắng xuống, lọc tách ra đem xử lý tiếp để trở thành Cr2O3 và NiSO4 được

sử dụng làm bột màu, mạ Ni

Oxy hóa – khử: là quá trình sử dụng các tác nhân oxy hóa – khử để tiến hành phản ứng oxy hóa – khử, chuyển chất thải độc hại thành không độc hại hoặc ít độc hại hơn Các chất oxy hóa – khử thường được sử dụng như Na2S2O4, NaHSO3, H2, KMnO4, K2Cr2O7, H2O2, O3, Cl2

Trong thực tế xử lý chất thải, quá trình oxy hóa với các tác nhân khử như Na2S2O4, NaHSO3, H2 thường được ứng dụng để xử lý các kim loại đa hóa trị như

Cr, Mn, biến chúng từ mức oxy hóa cao, dễ hòa tan như Cr6+, Mn7+ trở về dạng oxyt bền vững, không hòa tan Cr3+, Mn4+ Ngược lại quá trình khử, với các tác

Trang 22

nhân oxy hóa như KMnO4, K2Cr2O7, H2O2, O3, Cl2 cho phép phân hủy các chất hữu cơ nguy hại như phenol, mercaptan, thuốc bảo vệ thực vật và cả cyanua thành những sản phẩm ít độc hại hơn

1.2.4 Công nghệ chôn lấp hợp vệ sinh

Chôn lấp hợp vệ sinh là biện pháp tiêu hủy chất thải được áp dụng rất rộng rãi trên thế giới Trước đây, nhiều quốc gia tiên tiến như Anh, Nhật cũng dùng biện pháp chôn lấp, kể cả một số loại chất thải hạt nhân, lây nhiễm hoặc độc hại Trước khi chôn lấp chất thải phải được cách ly an toàn bằng các vật liệu phù hợp như chì, bêtông nhiều lớp để chống phóng xạ Theo công nghệ này, CTRCN và CTNH dạng rắn hoặc sau khi đã cố định ở dạng viên được đưa vào các hố chôn lấp có ít nhất 2 lớp lót chống thấm, có hệ thống thu gom nước rò rỉ để xử lý, có hệ thống thoát khí,

có giếng khoan để giám sát khả năng ảnh hưởng đến nước ngầm

Địa điểm xây dựng bãi chôn lấp CTRCN và CTNH phải cách xa khu dân cư lớn hơn 5 km; giao thông thuận lợi, nền đất phải ổn định, chống thấm tốt, mực nước ngầm thấp… Việc xây dựng hố chôn lấp CTRCN và CTNH phải theo đúng các quy chuẩn thiết kế về kích thước, độ dốc, các lớp chống thấm đáy và vách, xử lý nước rò

rỉ, khí gas…

Để tăng cường hiệu quả sử dụng hố chôn, việc chôn lấp CTRCN và CTNH thường kết hợp với cố định và hóa rắn chất thải trước khi chôn thông qua việc đưa thêm những chất liệu khác vào chất thải để làm thay đổi tính chất vật lý, tăng sức bền, giảm độ hòa tan, giảm độ lan truyền chất thải độc hại ra môi trường Biện pháp này cũng thường được áp dụng trong trường hợp không thể sử dụng các biện pháp cải tạo sinh học hay đốt chất thải Vật liệu để đóng rắn phổ biến là ximăng, hoặc có thể trộn thêm vào đó một vài chất vô cơ khác để tăng độ ổn định và kết cấu Tỷ lệ ximăng phối trộn nhiều hay ít tùy thuộc vào từng loại CTNH cụ thể Thông thường sau khi đóng rắn hoàn toàn, người ta sẽ tiến hành kiểm tra khả năng hòa tan của các thành phần độc hại trong mẫu bằng cách phân tích nước dịch lọc để xác định một số chỉ tiêu đặc trưng rồi so sánh với tiêu chuẩn, nếu đạt tiêu chuẩn sẽ được phép chôn

Trang 23

ở bãi rác công nghiệp, nếu không đạt thì phải tăng thêm tỷ lệ ximăng trong đó cho đến khi đạt tiêu chuẩn

1.3 XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỐT

1.3.1 Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp đốt

Ở Việt Nam và trên thế giới hiện nay đã có rất nhiều công nghệ xử lý rác thải bằng phương pháp đốt, điển hình là:

- Công nghệ lò đốt rác thải ghi tĩnh

- Công nghệ lò đốt rác thải dạng thùng quay

- Công nghệ lò đốt rác thải tầng sôi

- Công nghệ lò đốt rác thải plasma

Các công nghệ này thường được xử lý cho quy mô công suất lớn và kết hợp sinh hơi, phát điện Dưới đây là một vài mô hình phổ biến của các công nghệ này

a Lò đốt rác thải ghi tĩnh

Đây là một trong những công nghệ đốt rác thải có tính chất quy mô công nghiệp đầu tiên trên thế giới Việc đốt rác được cấp theo mẻ Lò đốt có hai buồng đốt, sơ cấp và thứ cấp Rác thải được đốt cháy nhờ dầu hoặc gas Phần không khí sơ cấp được cấp ở dưới ghi, không khí thứ cấp được cấp vào buồng đốt thứ cấp Nhiệt của khói thải được tận dụng để sinh hơi và phát điện Đuôi lò được trang bị các bộ trao đổi nhiệt, bộ hấp thụ, thậm chí hấp phụ để xử lý khói thải Do có ưu điểm vận hành và bảo trì, bảo dưỡng đơn giản nên đây cũng là loại hình công nghệ phổ biến, khá phù hợp với Việt Nam trong những năm vừa qua Công nghệ này đã được áp dụng ở một số cơ sở và chủ yếu sử dụng cho đốt rác thải nguy hại

Trang 24

Hình 1-7 Hệ thống lò đốt rác thải loại ghi tĩnh, kết hợp sinh hơi phát điện

1 Tập kết rác; 2 Buồng đốt sơ cấp; 3 Buồng đốt thứ cấp; 4 Bộ trao đổi nhiệt; 5 Bộ lọc bụi kiểu ướt; 6; Xyclon thu bụi; 7 Bơm dịch; 8 Tháp xử

lý khói thải 01; 9 Tháp xử lý khói thải 02; 10 Giàn phun ; 11 Lọc bụi tinh; 12 Ống khói

Ngoài ra, công nghệ đốt rác thải kiểu ghi tĩnh ngày nay đã được phát triển theo nguyên lý nhiệt phân, có kiểm soát không khí cấp cho quá trình cháy nên so với trước đây và so với các công nghệ khác, có những ưu điểm như:

- Các quá trình sấy, hoá khí, cháy, đốt cặn than (hắc ín) xảy ra ở trong buồng

sơ cấp, ít xáo trộn nên giảm được bụi phát sinh rất đáng kể trong khi đốt

- Hiệu quả xử lý chất thải cao nhờ có quá trình kiểm soát được chế độ nhiệt phân tại buồng sơ cấp và quá trình cháy hoàn toàn ở buồng thứ cấp

- Quá trình nhiệt phân trong buồng sơ cấp tiến hành ở nhiệt độ thấp do vậy tăng tuổi thọ của lò đốt do giảm chi phí bảo trì

- Thời gian làm việc kéo dài hơn, việc chế tạo, vận hành, bảo trì đơn giản hơn Chính nhờ những ưu điểm nổi bật đó nên ngày nay lò đốt ứng dụng nguyên lý nhiệt phân đang được áp dụng khá rộng rãi trên thế giới để xử lý chất thải nguy hại Tuy nhiên, các lò này có hạn chế là đốt theo mẻ, việc thải xỉ theo mẻ, do đó việc đốt

và khởi động phải thực hiện sau mỗi lần đốt Công tác bảo trì và bảo dưỡng béc đốt

là một hạn chế của công nghệ này

Trang 25

b Lò đốt rác thải thùng quay

Công nghệ này với đặc thù xáo trộn rác tốt, đạt hiệu quả cháy cao, đang được

sử dụng rất phổ biến ở các nước tiên tiến, nơi mà phân loại rác đầu nguồn khá tốt Trong công nghệ này, thùng quay là buồng đốt sơ cấp, sau thùng quay, bố trí buồng đốt tĩnh hay buồng đốt thứ cấp, để đốt cháy các sản phẩm, khí thải còn sót lại từ buồng đốt sơ cấp[6] Loại công nghệ này có thể đốt nhiều loại rác thải nguy hại, có tính linh động trong việc nạp liệu, phù hợp với nhiều loại rác thải ở trạng thái rắn hoặc lỏng, có thể đốt liên tục hoặc gián đoạn và đặc biệt là kiểm soát tốt quá trình cháy Tuy nhiên, do sự xáo trộn rất tốt và hệ số không khí thừa cao nên việc xử lý bụi phức tạp và hệ thống xử lý bụi công kềnh Hơn nữa, công nghệ này vẫn phải dùng dầu hoặc gas trong quá trình đốt rác Hiện nay việc áp dụng công nghệ này ở Việt Nam còn hạn chế do vận hành phức tạp và gia công cơ khí đòi hỏi độ chính xác cao Hình 1-8 Thể hiện sơ đồ nguyên lý của hệ thống lò đốt rác kiểu thùng quay có bộ tận dụng nhiệt sinh hơi

Hình 1-8 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lò đốt rác kiểu thùng quay

6 Nồi hơi tận dụng nhiệt

7 Băng tải tro

8 Thùng tro

Trang 26

c Lò đốt rác thải tầng sôi

Đây là công nghệ lò đốt có hiệu suất nhiệt rất cao, xử lý được nhiều dạng nhiên liệu và chất thải: rắn, lỏng, khí [6] Quá trình cháy nhiên liệu xảy ra một cách hoàn toàn, làm giảm nhẹ ô nhiễm môi trường do các chất khí sinh ra từ quá trình cháy chất thải Nhiệt độ cháy thấp, khoảng 750 – 8500C, nên lượng NOx và SOx thải

ra thấp, ít làm ô nhiễm môi trường Với quy trình trộn lẫn nhiên liệu và chất nền, lò tầng sôi cho cường độ cháy cao và ổn định, lượng carbon trong tro thấp và có thể đốt được các nhiên liệu có độ ẩm và độ tro cao, nhiệt trị thấp Tro của lò này ở dạng bột không thiêu kết (vô định hình) nên có thể sử dụng làm chất phụ gia trong công nghiệp sản xuất xi măng, composit, gạch chịu lửa, gạch xây nhà cao tầng Hơn nữa, một ưu điểm nổi bật của công nghệ lò đốt tầng sôi là chúng có kích cỡ nhỏ hơn nhiều so với các lò đốt khác cùng năng suất, có khả năng cơ giới hoá, tự động hoá cao [6] Tuy nhiên nhược điểm lớn nhất của lò đốt công nghệ này là tính chất mài mòn bề mặt mạnh và tường lò dễ bị phá vỡ Do đó việc khống chế nhiệt độ còn rất hạn chế nên ở trên thế giới cũng như ở Việt Nam, công nghệ này chưa được ứng dụng nhiều Hình 1-9 biểu diễn công nghệ lò đốt rác thải dạng tầng sôi

Hình 1-9 Lò đốt rác kiểu tầng sôi

Trang 27

từ 30000C – 70000C sẽ nung chảy chất vô cơ của rác thải ở đáy lò phản ứng [4] Dòng điện cung cấp liên tục sẽ duy trì đuốc plasma đủ lâu để phân hủy rác thành các thành phần Hỗn hợp khí sinh ra ở lò plasma sẽ được làm nhiên liệu đốt cho công đoạn phát điện khác Quá trình khí hóa rác thải tạo ra xỉ từ chất thải vô cơ Xỉ này có thể sử dụng làm vật liệu xây dựng hay các loại sản phẩm gốm sứ… Ngoài ra, các phụ phẩm khác của khí hóa rác thải như lưu huỳnh, kim loại, acid clohidric,… cũng có thể thu lại và tái chế hoặc đem bán Hiện phương pháp xử lý khí hóa plasma đang ngày càng được sử dụng nhiều trên thế giới vì công nghệ này được coi như là một công nghệ xanh Tuy nhiên, công nghệ khí hóa rác thải plasma đòi hỏi chi phí đầu tư cao và cần lao động kỹ thuật cao cho các hoạt động vận hành máy Hình 1-10 biểu diễn nguyên lý của một lò đốt rác thải công nghệ plasma

Trang 28

Hình 1-10 Lò đốt rác công nghệ plasma

e Một vài lò đốt rác thải điển hình ở Việt Nam

Ở Việt Nam hiện nay, dựa trên nền tảng các nguyên lý công nghệ đốt rác thải

cơ bản đã nêu ở trên, đã có rất nhiều cá nhân cũng như đơn vị nghiên cứu và chế tạo

lò đốt rác thải y tế, chất thải nguy hại, rác thải công nghiệp và rác thải sinh hoạt Mỗi loại lò đốt đều có ưu và nhược điểm nhất định Dưới đây là một vài lò đốt rác thải điển hình đã và đang áp dụng ở Việt Nam

Trang 29

trước khi đưa vào là một trong những hạn chế của lò này Năm hoàn thiện thương mại là 2003

Hình 1-11 Lò đốt chất thải nguy hại CEETIA-CN150 Lắp đặt tại khu liên hiệp xử lý chất thải Nam Sơn – Hà Nội

Lò đốt rác thải công nghiệp độc hại VHI-18B:

Các nhà khoa học Viện công nghệ môi trường - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã chế tạo thành công lò đốt chất thải rắn công nghiệp độc hại VHI-18B, suất tiêu thụ điện 0,075kW/kg rác y tế; suất tiêu hao dầu trung bình 0,45 lít/kg rác y tế Khí thải cuả lò đốt đạt tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6560-1999 Việc nghiên cứu bắt đầu được tiến hành vào năm 2002, sau đó được triển khai ứng dụng vào thực tế từ năm 2003

Trang 30

Hình 1-12 Lò đốt rác thải y tế VHI-18B Lắp đặt tại bệnh viện C Thái Nguyên

Lò đốt VHI-18B được chế tạo với nhiều mức công suất khác nhau để phục

vụ cho phù hợp với nhu cầu của từng cơ sở áp dụng VHI -18B có công suất Q = 5kg/giờ phù hợp với lượng chất thải rắn y tế của bệnh viện có từ 50 -100 giường bệnh với giá thành thấp hơn một nửa so với công nghệ ngoại nhập Ngoài ra còn có các loại lò công suất Q = 10kg/giờ phù hợp với bệnh viện có 200 -300 giường bệnh, công suất Q = 20kg/giờ phù hợp bệnh viện có 300 -500 giường bệnh Lò đốt VHI -18B có công suất lớn thích hợp để xử lý chất thải rắn công nghiệp độc hại của các nhà máy, xí nghiệp và khu công nghiệp, như bã thải sơn, mực in, cao su da giầy

Lò đốt VHI -18B được thiết kế theo nguyên lý đốt đa vùng với hệ thống buồng đốt sơ cấp và thứ cấp Đây cũng là nguyên lý được sử dụng rộng rãi trên thế giới trong xử lý chất thải rắn độc hại Chất thải được đưa vào buồng sơ cấp có nhiệt

độ duy trì ở khoảng 500-8000C Các sản phẩm cháy không hoàn toàn sẽ tiếp tục được đốt cháy, phân huỷ ở nhiệt độ từ 1050 – 12000C trong buồng thứ cấp Khí thải

sẽ được làm lạnh nhanh xuống dưới nhiệt độ 2000C, tránh được nguy cơ tái sinh

Trang 31

Dioxin Đặc biệt hệ thống lò đốt VHI -18B còn có bơm ejector tạo áp suất âm cho buồng đốt hoạt động ổn định trong quá trình thiêu đốt

Hiện nay, lò đốt VHI -18B đã được chuyển giao và lắp đặt tại 15 cơ sở y tế trên cả nước như Bệnh viện Đa khoa tỉnh Ninh Thuận, Bắc Kạn, các Bệnh viện Lao phổi các tỉnh Thái Nguyên, Bắc Ninh, Mai Sơn - Sơn La, Bệnh viện 71 TW - Thanh Hóa, các Trung tâm y tế huyện Quế Võ, Lương Tài, Gia Bình tỉnh Bắc Ninh, Sa Thầy , Đắc Hà, tỉnh Kon Tum và Nhà máy In tiền Quốc gia

Lò đốt rác thải ENVIC:

Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ mới và Môi trường (ENVIC) là đơn vị nghiên cứu và cải tiến công nghệ xử lý rác thải sinh hoạt tại Việt Nam dựa trên cơ sở công nghệ nhập khẩu từ nước ngoài Lò đốt rác thải sinh hoạt của ENVIC chủ yếu để đốt rác thải sinh hoạt, có công suất lớn, 150 ÷ 300 tấn/ngày, sử dụng điện chạy quạt và dầu đốt kèm Điển hình là công nghệ lò đốt rác tại nhà máy xử lý chất thải Sơn Tây, Hà Nội, hình 1-13 Hiện nay, ENVIC đang tiếp tục nghiên cứu theo hướng đốt rác thu hồi nhiệt để sinh hơi, phục vụ công nghiệp hoặc phát điện

Hình 1-13 Nhà máy xử lý rác Sơn Tây 2, Công nghệ ENVIC

Trang 32

Lò đốt rác thải Chuwastar:

Lò đốt rác thải của Công ty TNHH Chuwastar, được lắp đặt tại chùa Hương,

Mỹ Đức, Hà Nội Đây là lò đốt dựa trên công nghệ Nhật Bản, nhập khẩu vào Việt Nam Công suất lò đốt 100 – 120kg/giờ Suất tiêu hao điện định mức của lò 0,05kW/ kg rác thải sinh hoạt; suất tiêu hao dầu định mức: 0,083 - 0,158 lít dầu DO/

kg rác thải sinh hoạt Tuy nhiên, sau một thời gian đi vào hoạt động, lò đốt này đã nhận được khá nhiều phàn nàn từ các người dân địa phương xung quanh do việc xử

lý khói thải chưa thực sự hiệu quả

Hình 1-14 Lò đốt rác Chuwastar – công nghệ Nhật bản

Trên đây là một số lò đốt chất thải rắn đã áp dụng phổ biến tại Việt Nam Tuy nhiên, các lò này đều có một điểm chung đó là suất đầu tư lớn và chi phí để duy trì vận hành cao do phải dùng đến dầu và điện Các loại lò này chủ yếu tập trung vào xử lý chất thải công nghiệp, chất thải y tế hoặc chất thải nguy hại trong khi đó lượng chất thải sinh hoạt chiếm đến 80% tổng lượng chất thải rắn thải ra mỗi ngày, đặc biệt chất thải nông thôn chưa được quan tâm nhiều Việc nghiên cứu để

Trang 33

tìm ra một công nghệ xử lý rác thải sinh hoạt áp dụng với quy mô nhỏ như các địa phương, làng, xã với chi phí đầu tư ban đầu và chi phí vận hành thấp và tuân thủ các tiêu chuẩn môi trường là một điều cần thiết và cấp bách hiện nay

1.3.2 NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI

Với thực trạng rác thải sinh hoạt ở nông thôn không được xử lý ngày càng gia tăng và điều kiện sinh hoạt của người dân nông thôn, em đã chọn đề tài : “Tính toán, thiết kế, chế tạo và xây dựng quy trình vận hành lò thử nghiệm đốt rác thải sinh hoạt, không sử dụng năng lượng bên ngoài với năng suất 500 kg/h.”

Để thực hiện đề tài này em cần hoàn thành các nhiệm vụ sau đây:

- Giới thiệu cơ sở lý thuyết cháy chất thải

- Tính toán, thiết kế lò đốt rác thải sinh hoạt công suất 500kg/h

- Chế tạo thử nghiệm lò đốt chất thải rắn sinh hoạt công suất 500 kg/h

- Vận hành thử nghiệm lò, đánh giá kết quả và rút ra kết luận

Trang 34

CHƯƠNG 2 - CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHÁY

2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH CHÁY NHIÊN LIỆU RẮN

Cháy là quá trình phản ứng hoá học xảy ra giữa các thành phần cháy được

có trong nhiên liệu với oxy, sinh ra một lượng nhiệt rất lớn và phát ra ánh sáng Sản phẩm của quá trình cháy là khói và những chất còn lại không cháy được là tro xỉ Thông thường, đốt cháy nhiên liệu sử dụng oxy có sẵn trong không khí

Nhiên liệu rắn có các thành phần chủ yếu bao gồm C, H, O, N, S, tro và ẩm Các phương trình phản ứng cháy xảy ra như sau:

 Phản ứng cháy của cacbon

Khi cháy không hoàn toàn:

C + 1

2O2  CO + QC1 (2.1) Khí CO sinh ra có thể cháy tiếp:

CO + 1

2O2  CO2 + QC2 (2.2) Khi cháy hoàn toàn :

Trang 35

Sc + O2  SO2 + Qs (2.5)

Sc – là phần lưu huỳnh có thể cháy được có trong nhiên liệu hoặc chất thải rắn

Từ các phương trình phản ứng trên, tính được lượng oxy lý thuyết cần thiết cũng như lượng không khí khô Vkklt cần thiết để cấp cho quá trình cháy Tuy nhiên trong thực tế, luôn có một lượng không khí không tiếp xúc được với các thành phần cháy nên để quá trình cháy xảy ra triệt để (hay khi cháy không sinh ra khói đen) thì lượng không khí thực tế Vkktt cần cấp cho quá trình cháy phải lớn hơn lượng không khí lý thuyết

Tỷ số Vkktt/ Vkklt gọi là hệ số không khí thừa, thường ký hiệu là n Đối với nhiên liệu khí và lỏng chọn n từ 1,05 ÷ 1,1 Đối với than don trên ghi xích lấy  bằng khoảng 1,3 Đối với than trên ghi thủ công lấy khoảng 1,4 – 1,5 Đối với rác thải sinh hoạt rắn ở đây, chọn hệ số không khí thừa theo kinh nghiệm n từ 1,1 ÷ 1,3

và hệ số này có thể điều chỉnh được trong thực tế nhờ điều chỉnh các van cấp gió vào lò đốt [18]

Sản phẩm của quá trình cháy là khói và những chất còn lại không cháy được

là tro xỉ Khi nhiên liệu cháy hoàn toàn với lượng không khí vừa đủ thì trong khói bao gồm các thành phần chủ yếu sau: CO2 do cháy C, SO2 do cháy S, H2O do cháy

H và ẩm có sẵn trong không khí và trong rác đưa vào, N2 do có sẵn trong không khí

và rác đưa vào Khi cháy hoàn toàn với lượng không khí thừa n  1 thì ngoài các thành phần đã nêu ở trên, khói còn bao gồm O2 do không khí thừa mang vào Nếu cháy không hoàn toàn, khói còn có thêm khí CO và một lượng rất nhỏ các khí chưa cháy hết như H2, CH4, CmHn và một số chất độc hại như HF, HCl, Dioxin, Furan Cháy không hoàn toàn có thể xảy ra do không có đủ không khí cấp cho quá trình cháy hoặc do không khí không có điều kiện tiếp xúc với chất cháy ngay cả khi hệ số không khí thừa n  1 Điều chỉnh hệ số không khí thừa n  1 thì không khó nhưng

để các chất cháy và ô xy có thời gian tiếp xúc đủ lớn là rất khó Vậy để đảm bảo cho

Trang 36

quá trình cháy rác thải triệt để thì thời gian lưu của khói trong lò là một vấn đề rất quan trọng trong công nghệ xử lý rác thải bằng phương pháp đốt

2.2 PHÂN TÍCH QUÁ TRÌNH CHÁY RÁC THẢI TRONG LÒ ĐỐT

Quá trình cháy của rác thải rắn khi đưa vào lò xảy ra theo 4 giai đoạn liên tiếp: Sấy nóng và sấy khô, thoát chất bốc và tạo cốc, cháy chất bốc, cháy kiệt, tạo tro xỉ

- Giai đoạn sấy nóng và sấy khô:

Khi buồng đốt đang vận hành, rác thải rắn được đưa vào lò, nhận nhiệt từ không khí nóng, từ sản phẩm cháy, từ lớp chất thải đang cháy và từ tường của buồng đốt Phương thức truyền nhiệt đến rác thải rắn trong lò từ không khí nóng và sản phẩm cháy là đối lưu và bức xạ, từ lớp chất thải đang cháy là dẫn nhiệt và bức

xạ và từ tường buồng đốt chủ yếu là bức xạ Nhờ đó, rác thải rắn được làm nóng và sấy khô Khi nhiệt độ của chất thải rắn tăng dần, lượng ẩm trong nó sẽ bốc hơi với cường độ mạnh dần Khi nhiệt độ lên khoảng 1000C thì ẩm bốc hơi mãnh liệt hơn Khi lượng ẩm bề mặt gần như bốc hơi hết và nhiệt độ của rác thải tăng lên đến khoảng 2000C thì quá trình thoát chất bốc bắt đầu xảy ra Trong giai đoạn này, cả

ẩm vật lý và ẩm hóa học trong chất thải đều được thoát ra [18]

Tốc độ sấy phụ thuộc vào nhiệt độ ban đầu, kích thước và độ ẩm của rác thải Nếu chất thải đưa vào lò có nhiệt độ ban đầu càng thấp, độ ẩm chất thải càng cao thì nhiệt lượng cần để sấy càng nhiều Khi đó, thời gian sấy càng dài và lượng không khí cần cũng nhiều hơn Ở giai đoạn này, không khí dẫn vào cũng được làm nóng và đóng vai trò là tác nhân sấy chứ chưa phải là cung cấp oxy cho quá trình cháy

- Giai đoạn thoát chất bốc và tạo cốc:

Kết thúc quá trình sấy khô, nếu được tiếp tục cấp nhiệt thì chất bốc trong rác thải sẽ được thoát ra và bắt đầu cháy Mỗi loại rác thải khác nhau sẽ có nhiệt độ bắt đầu thoát chất bốc khác nhau Trong nhiều trường hợp, quá trình đốt nóng nhiên

Trang 37

liệu làm cho các hợp chất cacbuahydro bị nhiệt phân thành cacbon và hydro Những trường hợp rác thải có chứa chất hữu cơ với thành phần hydro cao thường dễ thoát chất bốc và dễ cháy nhưng nhiệt lượng sinh ra thường không lớn và cháy ở nhiệt độ thấp Một trong những khí khó bị nhiệt phân nhất là khí mê tan (CH4) Thông thường, CH4 phân hủy ở nhiệt độ 6000C và tạo ra “muội than” hoặc “bồ hóng” rất khó cháy [18]

- Giai đoạn cháy chất bốc :

Sau khi các chất bốc được thoát ra, nhờ lượng nhiệt bức xạ của tường lò kết hợp với lượng oxy đã được nung nóng trong lò, chúng sẽ tự bốc cháy tạo thành một lớp khí cháy ngay trên bề mặt của chất thải Quá trình cháy diễn ra rất nhanh và xảy

ra ở ngay bên trong buồng đốt sơ cấp Nhiệt được giải phóng sẽ tiếp tục nâng nhiệt cho cốc và tích vào tường lò của buồng đốt sơ cấp

- Giai đoạn cháy kiệt

Đây là giai đoạn xảy ra các phản ứng hóa học giữa oxy trong không khí và các chất cháy được có trong rác thải Sau khi cháy hết chất bốc, cốc được nung đến nhiệt độ bắt lửa, quá trình cháy bắt đầu xảy ra Sau khi bắt lửa, tốc độ cháy tăng nhanh, nồng độ chất cháy trong chất thải rắn giảm dần Quá trình cháy cốc này được diễn ra ở buồng đốt thứ cấp và tạo ra một lượng nhiệt lớn làm cho nhiệt độ buồng đốt tăng cao Tốc độ cháy phụ thuộc cả vào nồng độ chất cháy và nhiệt độ cháy Tuy nhiên ảnh hưởng của nhiệt độ so với quá trình cháy lớn hơn rất nhiều so với ảnh hưởng của nồng độ chất cháy

Phản ứng dây chuyền khi cháy chất khí

Trong giai đoạn sấy và thoát chất bốc, những khí cháy được như H2, CO gặp oxy trong không khí cấp vào sẽ tạo ra các phản ứng oxy hóa, tỏa nhiệt Tuy nhiên, ban đầu khi nhiệt độ còn thấp, tốc độ phản ứng chậm, nhiệt phát ra chưa đủ đốt nóng để tỏa sáng Khi nhiệt độ tăng cao, nhờ vào những hạt tích cực như các

Trang 38

Phản ứng cháy dây chuyền khi cháy khí hydro:

Khi phân tử H2 gặp trung tâm hoạt động

Phản ứng dây chuyền của khí CO:

Trang 39

H2O  1

2 H2 +

.

Như vậy, ta cần giữ và vận hành lò đốt sao cho nhiệt độ buồng đốt cao Khi đó tốc

độ phản ứng cháy xảy ra rất nhanh và mãnh liệt

- Giai đoạn tạo tro xỉ:

Sau khi cháy hết các chất cháy được thì những chất rắn còn lại không cháy được sẽ tạo thành tro và xỉ Sự hình thành tro và xỉ phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ buồng đốt Mỗi loại chất rắn không cháy được có nhiệt độ mềm và nóng chảy của tro xỉ khác nhau Những chất rắn không cháy được nhưng không bị nóng chảy sẽ tạo thành tro Xỉ chính là tro bị nóng chảy tạo thành

Trang 40

CHƯƠNG 3 - TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ ĐỐT CHẤT THẢI RẮN

CÔNG SUẤT 500 kg/h

3.1 THÀNH PHẦN CHẤT THẢI VÀ ĐIỀU KIỆN TÍNH TOÁN

Theo kết quả tổng hợp trong Báo cáo môi trường quốc gia năm 2011 về Chất thải rắn của Bộ tài nguyên Môi trường, ta có thành phần hóa học của rác thải sinh hoạt [2]

Bảng 3-1 Thành phần hóa học của chất thải rắn tính theo khối lượng rác khô

Định dạng
Số trang	115
Dung lượng	2,83 MB