Đồ án Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay
Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG
Đồ án:
KỸ THUẬT ĐỐT BẰNG LÒ THÙNG
QUAY
TP.Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2012
1
Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.................................................................................................................................. 5
Chương I: TỔNG QUAN........................................................................................................ 6
1. Đối tượng nghiên cứu................................................................................................... 6
2. Phương pháp nghiên cứu.............................................................................................. 6
3. Mục đích nghiên cứu .................................................................................................... 6
Chương II: PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN................................................... 7
1. Định nghĩa về chất thải rắn........................................................................................... 7
1.1. Phân loại chất thải rắn............................................................................................ 7
2. Mục đích xử lý chất thải rắn......................................................................................... 8
3. Xử lý chất thải rắn......................................................................................................... 8
4. Các phương pháp chính xử lý chất thải rắn................................................................. 9
4.1. Phương pháp vật lý và hóa học:............................................................................ 9
4.2. Phương pháp sinh học: ........................................................................................ 10
4.3. Phương pháp đóng rắn và ổn định chất thải:...................................................... 10
4.4. Phương pháp thải bỏ trong các giếng sâu:.......................................................... 11
4.5. Phương pháp chôn lấp an toàn:........................................................................... 11
4.6. Phương pháp đốt:................................................................................................. 12
4.7. Phương pháp nhiệt phân:..................................................................................... 13
4.8. Sử dụng chất thải làm nhiên liệu:........................................................................ 13
5. Xử lý chất thải bằng công nghệ lò đốt – Phân tích ưu và nhược điểm:................... 13
2
Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay
5.1. Xử lý chất thải bằng công nghệ lò đốt................................................................ 13
5.2. Ưu điểm:............................................................................................................... 15
5.3. Nhược điểm:......................................................................................................... 16
5.4. Phân loại lò đốt: ................................................................................................... 16
5.4.1. Phân loại theo quy mô đốt: .............................................................................. 16
5.4.2. Phân loại theo kiểu lò đốt chất thải cơ bản:.................................................... 16
Chương III: XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT..................... 19
1. Khái niệm .................................................................................................................... 19
2. Quá trình đốt chất thải rắn.......................................................................................... 19
2.1. Các nguyên tắc cơ bản của quá trình cháy ......................................................... 20
2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đốt............................................................. 20
Chương IV: LÒ ĐỐT THÙNG QUAY .............................................................................. 22
1. Lò đốt thùng quay công suất nhỏ............................................................................... 24
1.1. Thông số hoạt động của lò đốt công suất nhỏ LQ 150:.................................... 24
1.1.1. Đặc điểm kỹ thuật của lò đốt LQ-150............................................................. 25
1.1.2. Nguyên tắc và đặc điểm vận hành lò đốt LQ-150.......................................... 25
1.1.3. Các hạng mục cơ bản của hệ thống lò đốt LQ-150........................................ 27
1.1.3.2. Lò đốt thùng quay......................................................................................... 28
2. Lò đốt thùng quay công suất lớn LQ 10.................................................................... 30
3. Lò đốt chất thải y tế .................................................................................................... 31
3.1. Định nghĩa chất thải y tế...................................................................................... 31
3.2. Lò đốt chất thải y tế ............................................................................................. 33
3.3. Làm sạch rác y tế theo công nghệ Nhật Bản tại Việt Nam ............................... 34
3.4. Lò đốt rác y tế hiện đại ở Việt Nam.................................................................... 36
3
Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay
4. Lò đốt di động............................................................................................................. 37
Chương V: KẾT LUẬN........................................................................................................ 39
1. Giải pháp công nghệ ................................................................................................... 39
2. Giải pháp quản lý........................................................................................................ 39
3. Giải pháp kỹ thuật....................................................................................................... 40
4
Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay
MỞ ĐẦU
Hiện nay, cùng với tốc độ phát triển của các khu công nghiệp, vấn đề quản lý chất
thải đang là vấn đề “nóng” cho toàn xã hội. Việc quy hoạch các khu sản xuất không đồng
bộ với phương án xử lý chất thải gây ra các thiệt hại to lớn cho môi trường và toàn xã
hội. Trong khoảng 2 năm trở lại đây, nhà nước đã có nhiều hành động đẩy mạnh công tác
quản lý chất thải công nghiệp, đặc biệt là chất thải nguy hại phát sinh từ các nhà máy sản
xuất,các bệnh viên,khu chung cư, vv.Ở nước ta áp dụng nhiều phương pháp xử lý chất
thải rắn nhưng trong đó phương pháp nhiệt đươc sử dụng nhiều do hiệu quả của nó mang
lại .
5
Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay
Chương I: TỔNG QUAN
1. Đối tượng nghiên cứu
• Chất thải công nghiệp:
• Chất thải nguy hại:
• Chất thải y tế:
2. Phương pháp nghiên cứu
• Phương pháp luận
• Phương pháp phân tích
• Tìm hiểu sách báo, các trang web
3. Mục đích nghiên cứu
Tìm hiểu phương pháp nhiệt và hệ thống đốt trong lò đốt thùng quay.
6
Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay
Chương II: PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN
1. Định nghĩa về chất thải rắn
Chất thải là loại vật liệu mà người ta thải đi như một thứ vô giá trị. Quan niệm về
chất thải thường được xét theo nhận định về giá trị sử dụng đối với người sở hữu nó. Chất
thải rắn bao gồm tất cả những chất thải không phải nước thải và khí thải. Vì vậy cái gọi là
chất thải rắn có thể là một chất rắn, nửa đặc thậm chí là chất lỏng.
1.1. Phân loại chất thải rắn
Có nhiều cách phân loại chất thải rắn như phân loại theo bản chất của chúng,
chẳng hạn rác, tro than, xác súc vật chết, rác quét đường. Tuy vậy, cách phân loại phổ
biến nhất là phân loại theo nguồn phát thải.
Rác thải gia đình: ( rác sinh hoạt) bao gồm các loại chất thải phát sinh trong sinh
hoạt gia đình. Chúng bao gồm: rác do chế biến thức ăn, quét dọn nhà cửa, tro bếp và rác
dọn vườn, các vật dụng cũ, bao gói, giấy vệ sinh, phân người v.v. Tại các nước phát triển
thì chủ yếu là giấy, bao bì, túi ni lông, kinh, kim loại, nhựa, vỏ lon.
Chất thải thương mại: bao gồm rác của các cửa hàng, trạm xăng dầu, nhà hàng,
khách sạn, kho tàng và chợ. Thành phần chủ yếu là các vật đựng, bao bì và thực phẩm
thải bỏ. Tại các nước đang phát triển thì rác chợ chiếm một phần lớn của rác thương mại.
Rác chợ có một tỷ lệ chất hữu cơ rất cao do hàng ăn và gánh bán rong vứt ra.
Chất thải công sở: bao gồm rác trường học, cơ quan, chất thải bệnh viện, nhà thờ,
doanh trại bộ đội, công an. Chất thải cơ quan, trường học thì chủ yếu là giấy. Chất thải
của các doanh trại thì giống như rác sinh hoạt gia đình.
7
Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay
Chất thải bệnh viện: chứa nhiều chất thải nguy hiểm cho sức khoẻ nhưng tại các
nước nghèo vẫn được thu gom cùng với rác sinh hoạt.
Rác quét đường: thường chứa nhiều đất bẩn, lá cây, vỏ lon, bao bì. Tuy vậy ở Việt
Nam trong rác quét đường vẫn có nhiều rác sinh hoạt trong gia đình, phân người, phân
súc vật, xác súc vật chết, bùn nạo vét cống.
Chất thải xây dựng: bao gồm gạch ngói vỡ, cát, đất, vôi vữa. Loại chất thải này
thường được đổ chất đống ven đường phố hay trong khu dân cư.
Chất thải vệ sinh: đang là một vấn đề gay cấn của nước ta do sự yếu kém của hệ
thống cống rãnh và nhà tiêu. Phân người tại các bể phốt của hố xí tự hoại, bán tự hoại, hố
xí thùng, bùn nạo vét cống chưa được thu gom và vận chuyển đúng quy định. Việc thu
dọn phân người vào ban đêm chưa được kiểm soát chặt chẽ do đó một số công nhân vệ
sinh vẫn đổ phân lung tung vào những nơi không được phép.
Chất thải công nghiệp: bao gồm nhiều chủng loại được phát sinh trong quá trình
hoạt động sản xuất của nhà máy, xí nghiệp. Chúng có thể là bao bì, phế thải chế biến thực
phẩm, kim loại, vải sợi, nhựa, tro than, dầu mỡ, hoá chất thải bỏ v.v. Các xí nghiệplớn
thường có hợp đồng thu gom và vận chuyển riêng. Còn các xí nghiệp nhỏ nhiều khi đổ
chất thải của mình vào chung với rác sinh hoạt. Việt Nam vẫn chưa có hệ thống xử lý rác
độc hại riêng.
2. Mục đích xử lý chất thải rắn
• Tái sử dụng và tái sinh chất thải.
• Không làm phát tán các chất gây nguy hại vào môi trường.
• Chuyển từ các chất đọc hại thành các chất ít độc hại hơn hay vô hại.
• Giảm thề tích chất thải trước khi chôn lấp.
3. Xử lý chất thải rắn
• Việc lựa chọn phương pháp, công nghệ xử lý dựa trên một số tiêu chí:
• Khối lượng, thành phần, đặc tính của chất thải rắn.
• Điều kiện kinh tế, hạ tầng của địa phương.
8
Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay
• Hiệu quả của công nghệ xử lý (đầu tư, bảo hành, bảo dưỡng, sản phẩm).
• Đặc điểm của nguồn tiếp nhận.
• Tiêu chuẩn môi trường.
4. Các phương pháp chính xử lý chất thải rắn
Các phương pháp xử lý chất thải rắn
Cơ học
Chôn lấp
Nhiệt
Sinh học
Đập
Hiếu khí
Kỵ khí
Thiêu đốt
Hóa khí
Băm/ nghiền
Phân loại
MBT
Tuyển trọng lực
Rửa
Tuyển theo kích thước
Tuyển từ
Tuyển với kỹ thuất cao
Sơ đồ: phương pháp chính xử lý chất thải rắn
4.1. Phương pháp vật lý và hóa học:
9
Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay
Thành phần nguy hại được tách ra khỏi khối chất thải bằng phương pháp tách pha
(phương pháp hóa học) hay thay đổi tính chất hóa học của chất thải để chuyển nó thành
chất thải không nguy hại.
Lọc: là phương pháp tách hạt rắn từ dòng lưu chất (khí, lỏng hay nhão) khi đi qua
môi trường vật liệu lọc. Các hạt rắn sẽ được giữ lại vật liệu lọc. Quá trình lọc có thể được
thực hiện nhờ chênh lệch áp suất gây bởi trọng lực, lực ly tâm, áp suất chân không, áp
suất dư.
Kết tủa: là quá trình chuyển chất hòa tan thành dạng chất không tan bằng các hóa
học tạo tủa hay thay đổi thành phần hóa chất trong dung dịch, thay đổi điều kiện vật lý
của môi trường (hạ nhiệt độ) để làm giảm độ hòa tan của hóa chất, phần không tan sẽ kết
tinh. Phương pháp kết tủa thường dùng kết hợp với các quá trình tách chất rắn như lắng
cặn, ly tâm và lọc.
Oxy hóa khử: để thực hiện quá trình oxy hóa khử, người ta trộn chất thải với hóa
chất xử lý (tác nhân oxy hóa hay khử) hay cho tiếp xúc các hóa chất ở dạng dung dịch với
hóa chất ở thể khí.
4.2. Phương pháp sinh học:
Chất thải cũng có thể xử lý bằng phương pháp sinh học ở điều kiện hiếu khí và
yếm khí như chất thải thông thường. Tuy nhiên, chủng loại vi sinh bổ sung phải thích hợp
và điều kiện tiến hành phải kiểm soát chặt chẽ.
Quá trình hiếu khí: là quá trình hoạt động của vi sinh vật chuyển chất hữu cơ thành
chất vô cơ trong điều kiện có oxy. Sản phẩm của quá trình là CO2 và H2O.
Quá trình yếm khí: là quá trình khoáng hóa nhờ vi sinh vật ở điều kiện không có
oxy. Sản phẩm từ quá trình này chủ yếu là CH4, CO2, H2, N2, H2S, NH3.
4.3. Phương pháp đóng rắn và ổn định chất thải:
10
Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay
Đóng rắn là quá trình bổ sung vật liệu vào chất thải để tạo thành khối rắn. Trong
đó có thể có các liên kết hoá học giữa chất độc hại và phụ gia làm cố định hoá học, triệt
tiêu tính lưu động hay cô lập các thành phần ô nhiễm bằng lớp vỏ bền vững tạo thành một
khối nguyên có tính toàn vẹn cấu trúc cao. Ổn định là quá trình chuyển chất thải thành
dạng ổn định hoá học hơn. Thuật ngữ này cũng bao gồm cả đóng rắn nhưng cũng bao
gồm cả sử dụng các phản ưng hoá học để biến đổi các thành phần chất độc hại thành chất
mới không độc.
Chất kết dính vô cơ thường dùng là ximăng, vôi, pozzolan, thạch cao, silicat. Chất
kết dính hữu cơ thường dùng là epoxy, polyester, nhực asphalt, polyolefin, ure
formaldehyde
4.4. Phương pháp thải bỏ trong các giếng sâu:
Chất thải dạng lỏng được bơm qua các đường ống để xuống các địa tầng xốp và
khô hoặc khe nứt của các vùng đá phía dưới cách xa tầng ngầm nước do bản chất không
thấm của tầng đá. Phương pháp này không được ứng dụng rộng rãi do các hạn chế sau:
Chỉ áp dụng cho chất thải dạng lỏng
Chi phí khảo sát địa tầng khu vực dự định thải bỏ là rất lớn, đòi hỏi độ chính xác
cao, phải áp dụng các phương pháp và công cụ khảo sát hiện đại mới có thể loại bỏ
hết những khả năng gây ô nhiễm của chất thải nguy hại.
4.5. Phương pháp chôn lấp an toàn:
Hiện nay, phương pháp thải bỏ thông dụng nhất là chôn lấp an toàn. Chôn lấp là
biện pháp cô lập chất thải nhằm giảm thiểu khả năng phát tán chất thải vào môi trường.
Trong quá trình thải bỏ chất nguy hại, người ta phải kiểm soát được các phản ứng xảy ra,
các chất sinh ra trong khu vực thải và môi trường xung quanh; thực hiện giám sát môi
trường; bảo trì cho bãi thải sau khi đóng cửa nhằm tránh tiếp xúc chất nguy hại với môi
11
Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay
trường trong mọi tình huống kể cả khi có sự cố. Có một số nguyên tắc cần phải được tuân
thủ trong khi chôn lấp chất thải, thiết kế và vận hành bãi chôn lấp như sau:
Lựa chọn vị trí bãi chôn lấp: xem xét đến các vấn đề về địa hình, thổ nhưỡng, thủy
văn, các điều kiện khí hậu, môi trường của địa phương; bố trí mặt bằng của khu
vực, đảm bảo khoảng cách đến các công trình liên quan, khoảng cách vận chuyển.
Hạn chế đặt gần khu dân cư, sân bay, khu ruộng trồng lương thực, đất ướt, đất nứt,
vùng có nguy cơ động đất và khu vực không ổn định, gần sông suối, các nguồn
nước sử dụng trong sinh hoạt.
Nguyên tắc thiết kế bãi chôn lấp: Các chất thải độc hại khi tiếp xúc với nhau có
thể sinh ra các chất có tính độc hại cao hơn hay có thể xảy ra phản ứng tạo thành
các chất ô nhiễm, cho nên cần thiết kế các ngăn chôn lấp riêng biệt đối với từng
chất để chúng không có cơ hội kết hợp với nhau.
Quy tắc vận hành bãi chôn lấp: Trong khi bãi đang hoạt động, cần có biện pháp
kiểm soát các tác nhân gây bệnh, các khí sinh ra, nước rò rỉ, nước chảy qua, nước
chảy tràn, nước thấm. Thực hiện chương trình giám sát môi trường: chất lượng
nước ngầm xung quanh khu vực bãi chôn lấp, các loại khí độc và dễ cháy,… khi
vận hành cũng như sau khi đóng cửa bãi chôn lấp và duy trì cho đến vài chục năm
sau.
Xây dựng và thực hiện chương trình sửa chữa, hiệu chỉnh bãi chôn lấp: Phải có
biện pháp hiệu chỉnh kịp thời nếu phát hiện có sự cố kỹ thuật.
Bảo hiểm bãi chôn lấp sau khi đóng cửa.
4.6. Phương pháp đốt:
Quá trình đốt là một quá trình biến đổi chất thải rắn dưới tác dụng của nhiệt và quá
trình oxy hóa hoá học. Bằng cách đốt chất thải ta có thể giảm thể tích của nó đến 80-90%.
Nhiệt độ buồng đốt phải cao hơn 800oC. Sản phẩm sau cùng bao gồm khí có nhiệt độ cao
bao gồm nitơ và cacbonic, hơi nước, và tro. Năng lượng có thể thu hồi được từ quá trình
12
Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay
trao đổi nhiệt do khí sinh ra có nhiệt độ cao. Riêng chất thải nguy hại dạng lỏng được đốt
trực tiếp trong lò đốt bằng cách phun vào vùng ngọn lửa hay vùng cháy của lò phụ thuộc
vào nhiệt trị chất thải. Lò đốt được duy trì nhiệt độ khoảng trên 1000oC. Thời gian lưu
của chất thải lỏng trong lò từ vài phần giây đến 2,5 giây. Ngoài ra, người ta còn sử dụng
xúc tác cho vào lò đốt để tăng cường tốc độ oxy hoá chất thải ở nhiệt độ thấp hơn
4.7. Phương pháp nhiệt phân:
Nhiệt phân là quá trình phân hủy hay biến đổi hoá học chất thải rắn xảy ra do nung
nóng trong điều kiện không có sự tham gia của oxy và tạo ra sản phẩm cuối cùng của quá
trình biến đổi chất thải rắn là các chất dưới dạng rắn, lỏng và khí. Quá trình nhiệt phân
gồm hai giai đoạn. Giai đoạn một là quá trình khí hoá, trong đó chất thải được gia nhiệt
để tách thành phần dễ bay hơi như khí cháy, hơi nước… ra khỏi thành phần cháy không
hoá hơi và tro. Giai đoạn hai các thành phần bay hơi được đốt ở điều kiện phù hợp để tiêu
hủy hết các cấu tử nguy hại. Nhiệt phân bằng hồ quang – plasma là thực hiện quá trình
đốt ở nhiệt độ cao (có thể đến 10.000oC) để tiêu hủy chất thải có tính độc cực mạnh. Sản
phẩm là khí H2 và CO, khí axit và tro.
4.8. Sử dụng chất thải làm nhiên liệu:
Đây là phương pháp tiêu hủy chất thải bằng cách đốt cùng với các nhiên liệu thông
thường khác để tận dụng nhiệt cho các thiết bị tiêu thụ nhiệt: nồi hơi, lò nung, lò luyện
kim, lò nấu thủy tinh, lò nung clinker,…Lượng chất thải bổ sung vào lò đốt có thể chiếm
12-25% tổng lượng nhiên liệu.
5. Xử lý chất thải bằng công nghệ lò đốt – Phân tích ưu và nhược điểm.
5.1. Xử lý chất thải bằng công nghệ lò đốt
Nếu đi theo thứ tự các phương pháp xử lý chất thải nguy hại liệt kê phía trên thì
phương các phương pháp vật lý, hóa học hay sinh học khá khó thực hiện trong thực tế vì
tính phức tạp trong vận hành và đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ. Ngoài ra chúng cần phương
13
Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay
án tiếp tục xử lý cho các sản phẩm sau quá trình xử lý đó. Các phương án hóa rắn và chôn
lấp an toàn cần có quỹ đất lớn (điều này hoàn toàn không khả thi trong tình trạng dân số
tăng chóng mặt như hiện nay) và chi phí đầu tư lớn nếu thực sự làm đúng bài bản để
không rò rỉ chất thải vào môi trường đất, nước. Thực tế là cho đến hiện nay, Việt Nam
chưa có được bãi chôn lấp chất thải nào đạt tiêu chuẩn an toàn. Còn việc dùng chất thải
làm nhiên liệu trong sản xuất thì đòi hỏi công nghệ sản xuất phải tiên tiến và các biện
pháp vận hành, giám sát phải cực kỳ nghiêm túc. Bằng chứng là trong thực tế, xử lý chất
thải trong lò nung ximăng chỉ mới thực hiện được tại nhà máy ximang Holcim Hòn
Chông mặc dù một số nhà máy ximăng khác cũng đã có kế hoạch thực hiện dự án này
khá lâu nhưng do giới hạn về công nghệ và kinh nghiệm quản lý nên chưa thể triển khai
được. Như vậy, xét đến thời điểm hiện tại, lò đốt xử lý chất thải nguy hại vẫn là phương
án khả thi và áp dụng rộng rãi nhất.
Từ rất lâu, con người đã biết sử dụng nhiệt để tiêu hủy chất thải phát sinh do sinh
hoạt và hoạt động sản xuất của mình gây ra. Đầu tiên chỉ là đổ đống rồi châm lửa đốt, sau
đó kiểu lò đốt một cấp đơn giản được hình thành với bộ phận cấp khí từ phía dưới và
khói được thải qua ống khói. Ngày nay, nhiều công nghệ đốt hiện đại có hiệu quả xử lý
rất cao đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của công tác bảo vệ môi trường và đáp ứng
được quy mô từng dự án. Lò đốt phải đạt được các tiêu chuẩn kỹ thuật nhất định mới
được phép vận hành.
Thiêu đốt là một trong những biện pháp xử lý hiệu quả nhất đối với nhiều loại chất
thải, làm giảm mức độ nguy hại của chúng và thường biến đổi chúng thành dạng năng
lượng khác. Sau đây là tóm tắt các ưu điểm và nhược điểm của lò đốt:
14