Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò đốt rác thải y tế nguy hại GVHD: Trần Thị Hiền
1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG
MÔN: THỰC HÀNH XỬ LÝ KHÍ THẢI
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐỀ TÀI:
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ
THẢI LÒ ĐỐT RÁC NHIỆT PHÂN TĨNH 2 CẤP
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò đốt rác thải y tế nguy hại GVHD: Trần Thị Hiền
2
MỤC LỤC
PHÂN MỘT: TỔNG QUAN VỀ LÒ ĐỐT RÁC NHIỆT PHÂN TĨNH 2 CẤP
1. Ưu điểm của lò đốt nhiệt phân tĩnh 2 cấp.

5
2. Cơ sở lý thuyết của quá trình nhiệt phân 6
3. Các giai đoạn của quá trình đốt chất thải trong lò nhiệt phân 6
4. cấu tạo lò đốt rác nhiệt phân tĩnh 6
PHẦN HAI: XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ ĐỐT RÁC Y TẾ NHIỆT PHÂN TĨNH
HAI CẤP
I. THÀNH PHẦN, LƯU LƯỢNG VÀ NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT TRONG
KHÓI THẢI 8
II. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ: 12
1. Phương pháp xử lý ướt 12
2. Phương pháp xử lý khô 12
III. TÍNH TOÁN 16
Khí (rác + dầu DO) 20
THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 23
THÁP PHUN RỖNG 28
HẤP PHỤ 31

hoá chất và dược phẩm có tính độc hại như: độc tính di truyền, tính ăn mòn da, gây
phản ứng, gây nổ. Nguy hiểm hơn các loại trên là chất thải phóng xạ phát sinh từ việc
chuẩn bệnh bằng hình ảnh như: chiếu chụp X-quang, trị liệu…
Cho đến nay, chôn lấp vẫn là biện pháp xử lý chất thải rắn phổ biến nhất đối với nhiều
nước trên thế giới trong đó có Việt Nam. Ưu điểm chính của công nghệ chôn lấp ít tốn
kém và có thể xử lý nhiều loại chất thải rắn khác nhau so với công nghệ khác. Tuy nhiên
hình thức chôn lấp lại gây ra những hình thức ô nhiễm khác như ô nhiễm nước, mùi hôi,
ruồi nhặng, côn trùng…Hơn nữa, công nghệ chôn lấp không thể áp dụng để xử lý triệt
để các loại chất thải y tế, độc hại. Ngoài ra trong quá trình đô thị hoá như hiên nay,
quỹ đất ngày càng thu hẹp, dẫn đến khó khăn trong việc lựa chọn vị trí làm bãi chôn
lấp rác.
Vì vậy, áp dụng một số biện pháp xử lý rác khác song song với chôn lấp là một nhu cầu
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò đốt rác thải y tế nguy hại GVHD: Trần Thị Hiền
5
rất thiết thực. Công nghệ đốt chất thải rắn, một trong những công nghệ thay thế, ngày
càng trở nên phổ biến và được ứng dụng rộng rãi đặc biệt với loại hình chất thải rắn y tế
và độc hại. Công nghệ đốt chất thải rắn sẽ ít tốn kém hơn nếu đi kèm với biện pháp khai
thác tận dụng năng lượng phát sinh trong quá trình.
6
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò đốt rác thải y tế nguy hại GVHD: Trần Thị Hiền
PHÂN MỘT: TỔNG QUAN VỀ LÒ ĐỐT RÁC NHIỆT PHÂN TĨNH 2 CẤP

Hình minh họa về Khu xử lý rác thải y tế bệnh viên 175

1. Ưu điểm của lò đốt nhiệt phân tĩnh 2 cấp.
- Các quá trình sấy, hoá khí, cháy, đốt cặn than (hắc in) xảy ra ở trong buồng sơ
cấp, ít xáo trộn nên giảm được bụi phát sinh rất đáng kể trong khi đốt vì thế ưu
điểm hơn hẳn các công nghệ đốt khác.
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.

 RTYT nguy hại được đựng trong những túi nhựa PP hoặc PE màu vàng
(không được dùng túi PVC để tránh khả năng tạo thành Dioxin trong quá
trình đốt) theo qui định của Bộ Y tế. Trọng lượng 3-5kg/túi.
8
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò đốt rác thải y tế nguy hại GVHD: Trần Thị Hiền
 Nạp RTYT theo mẻ 60 kg/lần, đốt trong 3 giờ. Sau đó có thể mở cửa nạp
liệu và tiếp tục cho rác vào đốt liên tục. Tạo áp suất âm trong các buồng
đốt (0,1 at).Nhiệt trị của rác khô: 1.422 KCal/kg. Tỷ trọng RTYT nguy
hại: 0,13 t/m3.
 Sau khi đốt không có tro hữu cơ, tro vô cơ được đưa ra ngoài theo ca làm
việc. Nhiệt độ các buồng đốt được định trước và tự ngừng nạp nhiên liệu
đốt khi buồng đốt đạt được nhiệt độ cần thiết. Thời gian lưu khí trong
buồng cấp II là 2-3 giây. Có hệ thống báo động khi sự cố mất điện, mất
nước xảy ra. Tận dụng nhiệt của khí lò - hạ nhiệt độ của khí lò để nâng cao
hiệu quả xử lý khí. Khí thải sau xử lý không màu, không mùi đạt tiêu
chuẩn môi trường. Vận hành an toàn, vệ sinh và đơn giản.
9
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò đốt rác thải y tế nguy hại GVHD: Trần Thị Hiền
PHẦN HAI: XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ ĐỐT RÁC Y TẾ NHIỆT PHÂN TĨNH
HAI CẤP
I. THÀNH PHẦN, LƯU LƯỢNG VÀ NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT TRONG
KHÓI THẢI
Khói thải là sản phẩm của chất thải đưa vào lò đốt. Khói thải lò đốt rác chứa
những khí thải đặc trưng:
-CO:
Lượng CO phụ thuộc vào sự điều chỉnh và kiểm soát lò đốt. Lượng CO này có thể
khống chế tối thiểu ( gần như hoàn toàn không có) đối với những lò đốt tiên tiến,
có sự kiểm soát tốt quá trình cháy.
-Bụi:
Do các thành phần tro sinh ra từ các quá trình cháy. Nồng độ bụi phụ thuộc nhiều

-Dioxin:
Đây là những hợp chất hữu cơ có tính độc rất cao.Những lò đốt với nhiệt độ trên
850
0
C mới đốt được các hợp chất này. Hiệu quả đốt Dioxin phụ thuộc vào các
thông số như thời gian lưu cháy, lượng oxy. Khi đạt đuợc các thông số: nhiệt độ
850
0
C – 1100
0
C, thời gian lưu cháy là 1 giây, lượng oxy trong khí cháy 8 – 12%
thì lượng Dioxin còn lại trong khí thải rất thấp.
-Kim loại nặng:
Hàm lượng kim loại nặng trong khói thải của lò đốt rác y tế rất thấp, dưới giới hạn
cho phép và không cần qua xử lý.
 Thành phần, lưu lượng và nồng độ khí thải
Bảng 1: Thành phần, lưu lượng và nồng độ các chất trong khói thải cần phải xử lý.
11
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò đốt rác thải y tế nguy hại GVHD: Trần Thị Hiền
Khối lượng riêng của khí thải ở điều kiện tiêu chuẩn:
ρ
kt
= 1,361 kg/n.m
3

So sánh nồng độ chất ô nhiễm trong khói thải từ lò đốt rác với quy chuẩn QCVN 02 :
2008/BTNMT, suy ra được các thành phần trong khói thải cần qua xử lý trước khi qua
ống khói và thải ra môi trường.
Bảng 2: So sánh nồng độ chất ô nhiễm với nồng độ quy chuẩn.
Thông

clohydric HCl
mg/Nm

3
100
4. Cacbon
monoxyt CO
mg/Nm

3
100
5. Nitơ
oxyt NO
x
mg/Nm

3
250
6. Lưu
hu
ỳnh
dioxyt SO
2
mg/Nm

3
300
7. Thuỷ
ngân Hg
mg/Nm

SO
2
1,052.10
-5
2,252.10
-3
4018
NO
x
5,757.10
-3
0,129 962364
HCl 4,7244.10
-5
1,06.10
-3
10295
12
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò đốt rác thải y tế nguy hại GVHD: Trần Thị Hiền
10. Tổng Dioxin/
Furan
Dioxin
Furan
C
12
H
8-n*
Cl
n*
0

II. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ:
Có hai phương pháp xử lý chủ yếu:
1. Phương pháp xử lý ướt
Khí thải sau khi ra khỏi buồng đốt được dẫn qua thiết bị trao đổi nhiệt để hạ nhiệt độ, sau
đó đi vào vùng bão hòa tháp lọc, dung dịch lỏng được phun trực tiếp vào dòng khí để loại
bỏ các chất ô nhiễm như SO
2
, HCl,… và các kim loại nặng. Đồng thời khí thải được làm
mát, sau đó được hút bằng quạt gió tới ống khói.
Hiệu quả xử lý của phương pháp ướt khá cao, trị số ô nhiễm vào môi trường rất thấp, đạt
tiêu chuẩn. Tuy nhiên phương pháp này khá phức tạp, chi phí đầu tư và vận hành cao.
Dung dịch hoá chất sau khi xử lý là nguồn ô nhiễm ở dạng lỏng, cần phải thu gom vào hệ
thống xử lý nước thải.
2. Phương pháp xử lý khô
Sử dụng hoá chất ở dạng bột (phổ biến là dùng vôi bột) để trung hoà các chất ô nhiễm và
túi lọc (lọc sợi hay lọc tĩnh điện) để loại bỏ các muối và bụi. Trước khi xử lý, khói thải
được làm mát đến nhiệt độ 170 – 250
0
C bằng cách dẫn qua thiết bị trao đổi nhiệt theo
nguyên lý trao đổi nhiệt “không khí – khói thải” hoặc “ nước- khí thải” ở giai đoạn này
có thể thu hồi nhiệt để sử dụng. Sau đó, phun bột trực tiếp vào dòng khí thải, vôi phần
13
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò đốt rác thải y tế nguy hại GVHD: Trần Thị Hiền
ứng với các khí tạo muối trơ. Các muối cùng với tro và bụi được giữ lại ở bộ lọc sau đó
xử lý bằng chôn lấp. Phương pháp xử lý khô đơn giản, kinh tế và hiệu quả xử lý khá cao.
Tuy nhiên phương pháp này ít sử dụng do chi phí cho hoá chất khá lớn, chi phí cho thiết
bị giải nhiệt và các thiết bị phụ.
SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI:
Khói chứa các chất khí có khả năng gây ô nhiễm phát sinh từ lò đốt theo đường
ống dẫn đi vào hệ thống xử lý. Đầu tiên, luồng khí thải có nhiệt độ cao (khoảng 1000 -

3. Tấm chắn lỏng
4. Tấm phân phối khí
KHÍ VÀO
KHÍ RA
NU? C VÀO
Hình trên là sơ đồ cấu tạo của thùng rửa khí rỗng. Nước được phun từ trên xuống dưới và
dòng khí đưa từ dưới lên. Cũng có thể bố trí vòi phun từ 4 phía xung quanh và theo
phương ngang của dòng khí.
Để dòng khí phân bố đều đặn trên toàn tiết diện ngang của thiết bị người ta bố trí bộ phận
phân phối khí ở tiết diện vào của dòng khí.
15
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò đốt rác thải y tế nguy hại GVHD: Trần Thị Hiền
• Cấu tạo của tháp giải nhiệt:
- Loại ống chùm: gồm nhiều ống nhỏ đặt song song tạo thành chùm trong
tháp. Chất tỏa nhiệt đi trong các ống nhỏ còn chất tải nhiệt đi bên ngoài.
• Cấu tạo của tháp hấp phụ:
Gồm tháp hình trụ, bên trong tháp có chứa vật liệu hấp phụ. Vật liệu hấp
phụ là loại vật liệu có diện tích bề mặt lớn do có nhiều lỗ rỗng nên có thể
giữ lại chất bẩn bên trong nó. Khí được thổi vào qua lớp vật liệu hấp phụ,
tại đây các chất bẩn sẽ bị giữ lại trong các lỗ rỗng của vật liệu hấp phụ, khí
sạch tiếp tục đi ra khỏi tháp.
16
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò đốt rác thải y tế nguy hại GVHD: Trần Thị Hiền
III. TÍNH TOÁN
Các phản ứng đốt cháy:
22
COOC
=+
22
SOOS

P
O
P
S
P
N
P
A
P
W
P
% 18,4 3,56 17,56 0,08 0,4 10 50
Lượng không khí lí thuyết cần cho quá trình cháy:
3
0,089. 0,264. 0,0333.( )
0,089.18,4 0,264.3,56 0,0333.(17,56 0,08) 1,995( / )
O P P P P
V C H O S
m chuân kgNL
= + − −
= + − − =

Lượng không ẩm khí lí thuyết cần cho quá trình cháy:
17
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò đốt rác thải y tế nguy hại GVHD: Trần Thị Hiền
)/(075,2995,1).25.0016,01() 0016,01(
3
kgNLchuânmVdV
Oa
=+=+=

CO
10.865,1
2
η
−
=
Với
05,001,0
−=
η
hệ số cháy không hoàn toàn về hóa học và cơ học chọn
02,0
=
η
)/(10.863,64,18.02,0.10.865,1
332
kgNLchuânmV
CO
−−
==→
Lượng khí CO2 trong sản phẩm cháy:
2
2 2 3
1,853.10 .(1 ). 1,853.10 .(1 0,02).18,4 0,334( / )
CO
V Cp m chuân kgNL
η
− −
= − = − =
Lượng hơi nước trong sản phẩm cháy:

α
Lượng sản phẩm cháy tổng cộng:
944,3174,0298,2131,1334,010.863,610.464,5
34
22222
=+++++=
+++++=
−−
ONOHCOCOSOSPC
VVVVVVV
Lưu lượng khói ở điều kiện chuẩn:
)/(10.669,7
3600
7.944,3
3600
.
33
sm
BV
L
SPC
C
−
===
Chọn B = 7: tải lượng các chất ô nhiễm trong khói ứng với lượng nhiên liệu tiêu thụ.
Lưu lượng khói thải ra ở 1000
o
C:
3
3

V B
O
M g s
ρ
−
−
= = =
Nồng độ SO
2
:
)/(6136,81000.
036,0
10.109,3
1000.
3
3
2
2
mmg
L
M
C
T
SO
SO
===
−
Tải lượng CO:
chuânmkg
CO

===
Tải lượng bụi:
10. . .
3600
p
bui
A B
M
α
=
Với
85,01,0
−=
α
hệ số tro bay theo khói (chọn
1,0
=
α
)
)/(0194,0
3600
7.10.1,0.10
sgM
bui
==→
Nồng độ bụi:
3
0,0194
.1000 .1000 538,89( / )
0,036

T
NO
NO
X
X
===
−
Đơn vị nhiên liệu rắn:
8 1,18
3,953.10 .
x
NO
M Q
−
=
Bảng 4: Thành phần cháy của dầu DO
Thành
phần
C
p
H
p
O
p
N
p
S
p
W
p

)/(288,15877,10.4,1.
3
kgNLchuânmVV
at
===→
α
Lượng khí SO
2
trong sản phẩm cháy:
2
2 2 3 3
0,683.10 . 0,683.10 .0,5 3,415.10 ( / )
SO P
V S m chuân kgNL
− − −
= = =
Lượng khí CO trong sản phẩm cháy:
05,001,0
−=
η
hệ số cháy không hoàn toàn về
cơ học và hóa học .Chọn
02,0
=
η
2 2 3
1,865.10 . . 1,865.10 .0,02.86,3 0,0322( / )
CO P
V C m chuân kgNL
η

0,8.10 . 0,79. 0,8.10 .0,3 0,79.15,288 12,033( / )
N P t
V N V m chuân kgNL
− −
= + = + =
Lượng khí O
2
trong không khí thừa:

2
3
0,21.( 1). 0,21.(1,4 1).10,877 0,914( / )
O a
V V m chuân kgNL
α
= − = − =
Lượng sản phẩm cháy tổng cộng:
2 2 2 2
2
3 3
3,415.10 0,0322 1,567 1,797 12,033 0,91 16,347( / )
SPC SO CO CO H O N O
V V V V V V V
m chuân kgNL
−
= + + + + +
= + + + + + =
Khí (rác + dầu DO)
Tổng lưu lượng khói thải ra ở 1000
o

−
Tải lượng NO
x
(tổng):
3 4 3
( ) 4,756.10 2,579.10 5,014.10 ( / )
x
NO
M t g s
− − −
= + =
Tải lượng bụi (tổng):
)/(0194,010.667,01941,0)(
5
sgtM
bui
==
−
22
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò đốt rác thải y tế nguy hại GVHD: Trần Thị Hiền
Nồng độ CO:
)/(6,477)/(4776,0
0402,0
0192,0
)(
33
mmgmg
L
tM
CO

tM
bui
T
bui
====

Nồng độ Nồng đô SO
2
:
)/(4,217
3
2
mmgSO
=

Nồng độ Quy chuẩn
CO 300  cần xử lí
NO
X
250
Bụi 115  cần xử lí
SO
2
300
Lượng khói ở điều kiện chuẩn:
)/(10.082,9
3600
2,0
.347,16
3600

tL
L
khoiC
T
−
−
=
+
=
+
=
Lượng khí SO
2
ứng với
)/(926,2
3
2
chuânmkg
SO
=
ρ
)/(10.551,5
3600
)926,2.2,0.10.415,3.1000(
3600
) 1000(
4
3
22
2

−
−
Tải lượng CO với
)/(25,1
3
chuânmkg
co
=
ρ
3
1000. . . 1000.0,0322.0,2.1,25
2,236.10 ( / )
3600 3600
CO CO
CO
V B
M g s
ρ
−
= = =
Nồng độ CO:
)/(98,5271000.
10.235,4
10.236,2
1000.
3
3
3
mmg
L

NO
T
M
C mg m
L
−
−
= = =
Tải lượng bụi:
24
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò đốt rác thải y tế nguy hại GVHD: Trần Thị Hiền
5
10. . . 10.0,1.0,3.0,2
1,667.10 ( / )
3600 3600
P
bui
A B
M g s
α
−
= = =
Với
85,01,0
−=
α
hệ số tro bay theo khói (chọn
1,0
=
α

.( . . )
22,4. . 22,4. . 22,4. .
so so
tr tr
hh so tr so tr so tr
M p T
M p T T
M M p p
t p t p t p
ρ ρ ρ
= + = + = +
Trong đó:
0
T
:là nhiệt độ pha khí ở điều kiện chuẩn,
0
T
=273
o
K
T: nhiệt độ pha khí đang xét , T = (T+273)
o
K
M
SO2,
M
tr
: phân tử gram của so
2
và khồng khí.

3 4 3
ác â 3,109.10 5,551.10 3,6641.10 ( )
so so
n n r nsod uDO Kmol
− − −
= + = + =
∑ ∑
2
3
22,4
3,6641.10 . .(1000 273)
273
0,082( ) 62,32( )
1000
so
p at mmHg
−
+
→ = = =
Ta có:
2
760 62,32 697,68( )
tr o so
p p p mmHg= − = − =
3
273
.(64.62,32 29.697,68) 0,00142( / )
22,4.(1000 273).760
hh
Kg m

3
0,00142( / )Kg m
ρ
=
Nhiệt độ ra: t
ra
=150
o
C
Nhiệt dung riêng của SPC ở 1000
o
C
 Dòng khí vào:
1000
o
di
T C
=

0
1
80
c
T C
=
2 2 0
4
4
1 1
. 1000 .80 282

1
3 2 2
1
r
0,0608.10 ( / ) 0,219( / )
P 0,648
v m s m h
−
= =
=
 Dòng nước vào
T
d2
= 25
0
C T
c2
=140
0
C
2 2 0
4
4
2 2
. 25 .140 59
tb d c
T T T C
→ = = =
Từ bảng tra (thông số vật lý của nước trên đường bão hòa ở 59
0

=
Xét trong khoảng thời gian T=1h
 Nhiệt lượng khi truyền cho nước.
1
1 1
. . . 49,7664.0,267.(1000 80) 12224,6( )
p
Q G C t Kcal
τ
= ∆ = − =
Về phía nước.

2
1 2 2
. . . 2.0,999.(140 25) 12224,6
12224,6
2 106,4( / )
0,999(140 25)
p
Q Q G C t G
G kg h
τ
− = ∆ = − =
⇒ = =
−
 Phương trình trao đổi nhiệt: