Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay

1

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
Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay

2 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 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
Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay

4

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 Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay

5

Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay

6 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.

Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay

7

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.
Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay

9

• Hiệu quả của công nghệ xử lý (đầu tư, bảo hành, bảo dưỡng, sản phẩm).


Hóa khí

K
ỵ

khí

Hi
ế
u khí

MBT

Cơ h
ọ
c

Tuy
ể
n theo kích thư
ớ
c

Tuy
ể
n t
ừ

Tuy

ng l
ự
c

Các phương pháp x
ử

lý ch
ấ
t th
ả
i r
ắ
n

Chôn l
ấ
p

Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay

10

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.


11

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
Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay

12


13

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 1000
o
C. 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 10.000
o
C) để tiêu hủy chất thải có tính độc cực mạnh. Sản
phẩm là khí H
2
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.

Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay

15 Lò đốt rác công nghiệp
5.2. Ưu điểm:
• Có khả năng giảm 90 – 95% trọng lượng thành phần hữu cơ trong chất thải trong
thời gian ngắn.
• Các chất gây ô nhiễm trong khí thải có thể xử lý tới mức cần thiết để hạn chế tối
đa tác động tiêu cực tới môi trường.
• Phù hợp đối với những nơi không có quỹ đất để chôn lấp
• Trong nhiều trường hợp có thể xử lý tại chổ mà không cần vận chuyển đi xa nên
tránh được nguy cơ tràn đổ, thất thoát khi vận chuyển.
• Hiệu quả xử lý cao đối với các chất thải hữu cơ chứa vi trùng lây nhiễm như chất
thải y tế cũng như các chất nguy hại như thuốc bảo vệ thực vật, dung môi hữu cơ.
Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay

16

• Thông qua kỹ thuật thu hồi nhiệt có thể bù đắp cho chi phí vận hành lò đốt chất
thải.
5.3. Nhược điểm:
• Đối với các chất thải chứa nhiều nước thì cần rất nhiều nhiệt trị để đốt
• Việc kiểm soát các vấn đề ô nhiễm do kim loại nặng từ quá trình đốt có thể rất
khó khăn đối với các chất thải có chứa các kim loại nặng như Pb, Cr, Cd, Hg,
Ni, As,…
• Hơn nữa khi chế độ đốt không đảm bảo và hệ thống xử lý khí hoạt động không
hiệu quả thì dẫn đến nguy cơ gây ô nhiễn thứ cấp (ô nhiễm khí thải).
• Yêu cầu người vận hành lò đốt có tay nghề

thải, chất thải rắn và chất thải lỏng ở quy mô vừa và nhỏ. Lò đốt nhiệt phân thường được
ứng dụng để đốt CTCN & CTNH ở quy mô nhỏ. Kiểu lò này có hiệu quả xử lý rất cao
(đạt trên 99,99%) tuy nhiên chế độ vận hành phức tạp nên đòi hỏi công nhân phải có tay
nghề và kỹ thuật cao. Ngoài ra một nhược điểm chính của kiểu lò này là do cấp liệu gián
đoạn nên thời gian đốt bị hạn chế, phải có thời gian ngừng lò để tháo tro.
Lò đốt thùng quay phù hợp với nhiều quy mô (nhỏ, vừa và lớn). Đây là kiểu lò đốt
có nhiều ưu điểm nổi bật. Ngoài hiệu quả xử lý cao, lò đốt thùng quay còn cho phép hoạt
động liên tục do có khả năng cấp liệu và tháo tro liên tục; phạm vi xử lý (chủng loại chất
thải đưa vào lò đốt) rất rộng: lò có thể đốt được tất cả các loại chất thải rắn hữu cơ khó
đốt trong các loại lò đốt khác như bùn thải, chất thải dạng bột, chất thải có độ ẩm cao. Do
đặc điểm chất thải được vận chuyển liên tục trong ống lồng nên được xáo trộn từ đầu ống
Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay

18

đến cuối ống, trong quá trình di chuyển và xáo trộn đồng thời xảy ra các quá trình: sấy,
khí hóa thành than và cuối cùng là đốt cháy hoàn toàn thành tro. Chính nhờ vậy, độ ẩm
của rác cũng cho phép cao hơn các loại lò khác.
Hệ thống đốt chất thải tập trung thực chất là lò đốt tĩnh 2 cấp được xây dựng ở quy
mô lớn và ghi lò là kiểu ống vỉ lăn, vỉ lật hoặc vỉ dịch chuyển qua lại để có thể vận hành
lò liên tục. Hệ thống đốt tập trung thường gồm nhiều mô-đun lò đốt lắp đặt song song với
nhau. Mỗi mô-đun công suất đốt từ 750 - 5.000 kg/h, vì vậy công suất của toàn hệ thống
thuộc loại lớn hoặc siêu lớn. Ở châu Âu và các nước phát triển chủ yếu đang vận hành
kiểu lò này.

, hơi nước, tro, năng lượng.
 Hệ thống nhiệt phân:
Nung trong điều kiện không có oxy, sản phẩn cuối cùng là chất thài dạng rắn,
lỏng, khí. Gồm hai giai đoạn:
Giai đoạn 1: khí hóa chất thải được gia nhiệt để tách các thành phần dễ bay hơi
như khí cháy, hơi nước… ra khỏi thành phần cháy không hóa hơi và tro.
Giai đoạn 2: đốt các thành phần bay hơi ờ điều kiện phù hợp để thiêu hủy hết
chất độc.
 Khí hóa:
Quá trình đốt không hoàn toàn chất thải rắn dưới điều kiện thiếu không khí và
tạo ra các khí cháy như CO, hydro và các khí hydrocacbon.
2. Quá trình đốt chất thải rắn
Quá trình đốt chất thải rắn là quá trình oxy khử chất thải rắn bằng oxy không khí ở
nhiệt độ cao. Lượng oxy sử dụng theo lý thuyết được xác định theo phương trình cháy:
Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay

20

Chất thải rắn + oxy → sản phẩm cháy + Q (nhiệt)
Sản phẩm cuối cùng của quá trình đốt bao gồm: bụi, NO
X
, CO, CO
2
, SO
X
, THC,
HCl, HF, Dioxin/Furan, hơi nước và tro.
2.1. Các nguyên tắc cơ bản của quá trình cháy
Quá trình cháy tuân thử theo 3 nguyên tắc: Nhiệt độ, độ xáo trộn, thời gian lưu
cháy.

      
    
       

Các phản ứng tiếp theo để đốt cháy hoàn toàn sản phẩm cháy:
C + O
2
→ CO
2
+ nhiệt
CH
4
+ O
2
→ CO
2
+ H
2
O + nhiệt
CO + ½ O
2
→ CO
2
+ nhiệt
Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay

21

H
2

Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay

22 Chương IV: LÒ ĐỐT THÙNG QUAY

Lò đốt thùng quay phù hợp với nhiều quy mô (nhỏ, vừa và lớn).Đây là kiểu lò đốt
có nhiều ưu điểm nổi bật. Ngoài hiệu quả xử lý cao, lò đốt thùng quay còn cho phép hoạt
động liên tục do có khả năng cấp liệu và tháo tro liên tục; phạm vi xử lý (chủng loại chất
thải đưa vào lò đốt) rất rộng: lò có thể đốt được tất cả các loại chất thải rắn hữu cơ khó
đốt trong các loại lò đốt khác như bùn thải, chất thải dạng bột, chất thải có độ ẩm cao. Do
đặc điểm chất thải được vận chuyển liên tục trong ống lồng nên được xáo trộn từ đầu ống
đến cuối ống, trong quá trình di chuyển và xáo trộn đồng thời xảy ra các quá trình: sấy,
khí hóa thành than và cuối cùng là đốt cháy hoàn toàn thành tro. Chính nhờ vậy, độ ẩm
của rác cũng cho phép cao hơn các loại lò khác.
Lò đốt thùng quay: công nghệ này tương tư như lò đốt tĩnh, lò quay bao gồm một
buồng dốt hình trụ, bên trong có lót gạch chịu lửa đặt trên các bánh răng truyền động và
quay với tốc độ 3 – 5 vòng/phút theo dọc trục của nó. Độ nghiêng củ lò khoảng 3
0
– 5
0
theo chiều từ đầu nhập nhiên liệu đến đầu tháo tro do vậy chất thải có thể chuyển động
song song phẳng theo phương ngang và theo phương bán kính của lò. Công nghệ này có
ưu điểm có thể đốt các loại chất thải khó cháy như bùn thải do chất thải được khuấy trộn
tốt trong lò quay. Nhưng nhược điểm của công nghệ này là chi phí đầu tư lớn, đòi hỏi tiêu
chuẩn cơ khí cao.
Nguyên lý cơ bản của một hệ thống lò đốt thùng quay như mô hình sau:
Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay


C
,nếu chất thải cháy tạo đủ năng lượng giữ được nhiệt độ này thì bộ đốt phun dầu /gas tự
động ngắt .Khi nhiệt độ hạ thấp hơn 800
0
C thì bộ đốt lam,2 việc trở lại .
Sản phẩm khí sinh ra trong quá trình đốt ở lò sơ cấp được đốt tiếp tục ở buồng thứ
cấp.
Buồng đốt thứ cấp: là một buồng đốt tĩnh, nhằm để đốt các sản phẩm bay hơi và
khí hóa do quá trình nhiệt phân từ buồng sơ cấp. Nhiệt độ ở đây thường từ 950
0
C. –
1100
0
C. Thời gian lưu của khí thải qua buồng thứ cấp từ 1,5 - 2 giây. Hàm lượng oxy dư
tối thiểu cho quá trình cháy là 6%. Buồng đốt thứ cấp thường gắn liền với hệ thống tái sử
dụng năng lượng như nồi hơi. Nồi hơi sản xuất hơi cao áp chạy máy phát điện hoặc sản
xuất nước nóng.
1. Lò đốt thùng quay công suất nhỏ
1.1. Thông số hoạt động của lò đốt công suất nhỏ LQ 150:
Lò đốt thùng quay LQ-150 được thiết kế để xử lý nhiều loại rác thải: thành phần
hữu cơ trơ của rác sinh hoạt (RDF), rác công nghiệp (nguy hại và không nguyhại), rác y
tế, sản phẩm phế thải (hóa chất, dược phẩm, thực phẩm,… hỏng hoặc quá hạn sử dụng
buộc phải thiêu hủy, xác động vật nhỏ như gà, vịt,…).
Công suất nhiệt của lò là 680.000 kcal/giờ tương đương với 150 kg/h loại rác có
nhiệt trị 4.000 kcal/kg. (Ghi chú : đối với rác có nhiệt trị nhỏ hơn 4000 kcal/kg thì năng
suất đốt của lò lớn hơn 150 kg/giờ). Thiết bị đi kèm lò đốt là hệ thống giải nhiệt và xử lý
khói thải bằng phương pháp ướt (hấp thụ trong dung dịch kiềm).
Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay

25

bao gồm các hạng mục: thiết bị giải nhiệt sơ cấp bằng không khí, thiết bị tách bụi bằng
cyclon, mô-đun xử lý khí thải kết hợp 3 chức năng: giải nhiệt thứ cấp, hấp thụ khí ô

Trích đoạn Định nghĩa chất thải y tế

---