TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỌC NÔNG LÂM TPHCM
TIỂU LUẬN MÔN HỌC: PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
Thầy hướng dẫn: TS. TRẦN ĐẮC DÂN
Họ và tên: Nguyễn Tiến Hồng
Lớp CHKT 2014
ĐT: 0918679398
Mail:
Phần I: CĂN CỨ VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA VIỆC LỰA CHỌN ĐỀ TÀI
- Thực hiện Quyết định số 1419/QĐ-TTg ngày 07/9/2009 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt
chiến lược về tiết kiệm năng lượng và sản xuất sạch hơn trong công nghiệp đến năm 2020 trong
các ngành công nghiệp đặc biệt là công nghiệp xi măng. Theo đó việc tận dụng các nhiên liệu tái
sinh để làm nhiên liệu thay thế, tận dụng các chất thải bỏ từ sản xuất nông nghiệp.v.v... thay cho
nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt được đặc biệt quan tâm. Xét thấy đây là cơ hội cũng
như trách nhiệm xã hội khi NM đặt tại xã Tân Hòa, huyện Tân Châu, tỉnh Tây Ninh, nhóm cán bộ
và các phòng ban liên quan của Công ty cổ phần xi măng FiCO Tây Ninh được chỉ đạo của Công
ty đã triển khai nghiên cứu đốt thử nghiệm các loại NLTT để thay thế một phần than đá trong dây
chuyền sản xuất clinker tại NM trên cơ sở thiết bị, hạ tầng hiện có cùng với việc đầu tư bổ sung
một hệ thống phụ trợ đồng bộ với tổng chi phí khoảng 14 tỷ.
- Với NLTT gồm các chất thải thường có kết cấu cellulose ở thể xốp và lưu huỳnh, oxit kim loại
(tro xỉ), khi cháy có nhiệt trị cao nên rất hiệu quả khi dùng để đốt trong các lò đốt công nghiệp.
Tuy nhiên NLTT có loại khó tiêu hủy, khi đốt khói thoát ra do quá trình đốt sẽ tác động tiêu cực
đến môi trường nếu không có công nghệ xử lý phù hợp.
- Xuất phát từ nhu cầu sử dụng nhiên liệu thay thế để tiết kiệm nguồn than đá, tiết giảm chi phí
sản xuất.
- Dựa vào thực tiễn ngành xi măng và các Công ty xi măng lân cận đã triển khai và ứng áp dụng
thành công.
- Xã Tân Hòa, huyện Tân Châu, tỉnh Tây Ninh cũng như ở khu vực Tây Nguyên và miền đông
Nam bộ, trong đó đặc biệt tập trung là khu vực Bình Phước, Tây Ninh và Đồng Nai, Đăk Nông
chiếm một nửa về diện tích và sản lượng điều cả nước. Nhưng hầu hết vẫn là những tỉnh mà các
Trang 1



Trang 2


Trang 3


Trang 4


Trang 5


Trang 6


Trang 7


Trang 8


Trang 9


Trang 10


Trang 11


đối với chất thải nguy tại NM.
3. Tiến độ thực hiện
5

tháng, bắt đầu từ tháng 10/2014 đến tháng 2/2015.
4. Nội dung thực hiện:

-

Nghiên cứu hoàn thiện Xây dựng phương án công nghệ kỹ thuật và quy trình công nghệ, sử

dụng NLTT để thay thế một phần Than trong lò nung nhưng đảm bảo chất lượng Clinker;
-

Khảo sát, đánh giá NLTT thiết lập các quy định, tiêu chuẩn, quy trình thực hiện

Thiết lập tiêu chuẩn, quy trình tổ chức thực hiện cho toàn bộ chuỗi cung ứng đảm bảo nguồn cung
ổn định, đủ về lượng, đạt về chất
- Tổng hợp, phân tích thành phần khí thải khi đốt NLTT sơ với điều kiện hoạt động bình thường
và so với nội dung ĐTM được duyệt.
-

Chạy thử nghiệm, tổng kết, đánh giá và triển khai chính thức tại NM từ tháng 3/2015
Phần V: QUÁ TRÌNH TRIỂN KHAI
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ TRIỂN KHAI
1.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.1.1

Đối tượng nghiên cứu
Trang 13

- Xây dựng mô hình và giải pháp phù hợp với dây chuyền hiện hữu của NM, có tính đến
phương án cải tiến, đầu tư mới thiết bị nếu cần thiết.
1.2.2

Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Tài liệu về tiêu chuẩn chất đốt trong lò nung clinker; ĐTM
của NM; Phương pháp xử lý chất thải nguy hại và các tài liệu tham khảo liên quan khác.
- Phương pháp điều tra: Điều tra thông tin từ các tài liệu tham khảo, trên internet, từ các Nhà
máy đã triển khai đốt NLTT trong dây chuyền sản xuất clinker.
- Phương pháp thống kê và tổng kết kinh nghiệm: Dựa trên số liệu thống kê và kết quả thực
nghiệm của các đơn vị đi trước.
- Phương pháp phân tích tổng hợp và tư duy logic để đưa ra giải pháp và mô hình phù hợp cho
dây chuyền sản xuất clinker của NM.
CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
2.1 Giới thiệu sơ bộ về công đoạn lò nung Cliker vận dụng để xử lý NLTT
- Clinker Portland được sản xuất bởi hệ thống lò nung luyện clinker từ các nguyên liệu tự nhiên
như: đá vôi, đất sét, đá đỏ, cát… Các nguyên liệu này được định lượng pha trộn theo tỉ lệ thích
hợp, sau đó nghiền mịn hỗn hợp đến độ mịn yêu cầu. Bột liệu mịn được tồn trữ trong silo bột liệu
rồi cấp vào tháp sấy sơ bộ (preheater) của hệ thống lò nung.
Trang 14


- Tại tháp sấy sơ bộ, bột liệu được đốt nóng nâng nhiệt độ đến 900 oC và phân hủy cacbonat đến
hơn 90% trước khi vào lò nung.
- Trong lò nung bột liệu được tiếp tục đốt nóng để nâng nhiệt độ đến khoảng trong quá trình
nâng nhiệt này sẽ xảy ra các phản ứng pha rắn tạo thành các chất chảy, rồi tạo pha lỏng và tạo
khoáng clinker tại cuối lò có nhiệt độ 1450 oC,. Tiếp đó clinker được làm nguội từ 1450 oC xuống
còn khoảng 100 oC rồi đổ vào silo ủ và trữ.
- Quá trình nung luyện clinker cần nhiệt lượng cao, thông thường nhiệt lượng cung cấp cho quá


Tổng lượng Cl: ≤500 ppm.

-

Hàm lượng kim loại bay hơi có nhiệt độ nóng chảy thấp: ≤1.000 ppm, tuy nhiên riêng Hg, Cr,

As và Cd: ≤150 ppm.

Trang 15


-

Nếu chất thải ở dạng rắn thì yêu cầu kích thước càng nhỏ càng tốt. Khi chất thải có kích

thước to hơn như thân và cành cây cần lắp thêm thiết bị tiền chế để chế biến đạt kích thước
cấp vào lò.
2.2.2Nguyên lý về thành phần vật chất
-

Chất thải-NLTT sau quá trình đốt tro và xi còn lại có thành phần vật chất phù hợp với

thành phần xi măng như: CaO, SiO 2, Al2O3, Fe2O3…
2.2.3 Nguyên lý xử lý ô nhiễm môi trường
-

Để thiêu huỷ chất thải an toàn và hợp lý, phải thiêu đốt ở nhiệt độ cao. Quá trình thiêu đốt

nhiệt độ cao thực chất là phân huỷ bằng nhiệt các phân tử hữu cơ và biến chúng thành CO 2 và

-

Ổn định và hóa rắn là quá trình làm tăng các tính chất vật lý của chất thải, giảm khả năng phát

tán vào môi trường hay làm giảm tính độc hại của chất ô nhiễm. Phương pháp này được sử dụng
rộng rãi trong quản lý chất thải nguy hại. Phương pháp này thường được áp dụng trong các trường
hợp sau:
+ Xử lý chất thải nguy hại; chất thải từ quá trình khác (ví dụ tro của quá trình nhiệt); đất bị ô
nhiễm khi hàm lượng chất ô nhiễm cao trong đất cao.
2.2.4.4 Phương pháp nhiệt
-

Đây là kỹ thuật xử lý chất thải nguy hại có nhiều ưu điểm hơn các kỹ thuật xử lý khác được sử

dụng để xử lý chất thải nguy hại không thể chôn lấp mà có khả năng cháy.
-

Phương pháp này được áp dụng cho tất cả các dạng chất thải rắn, lỏng, khí. Trong phương

pháp này, nhờ sự oxy hóa và phân hủy nhiệt, các chất hữu cơ sẽ được khử độc tính và phá vỡ cấu
trúc. Tùy theo thành phần của chất thải mà khí sinh ra từ quá trình đốt có thành phần khác nhau.
Nhìn chung, thành phần khí thải cũng có các thành phần như sản phẩm cháy thông thường (bụi,
CO2, CO, SOX, NOX). Tuy nhiên trong thành phần khí thải còn có các thành phần khác như HCl,
HF, P2O5, Cl2…Bên cạnh các ưu điểm là phân hủy gần như hoàn toàn chất hữu cơ (hiệu quả đến
99,99%), thời gian xử lý nhanh, diện tích công trình nhỏ gọn, xử lý chất thải nguy hại bằng
phương pháp nhiệt cũng có một nhược điểm là có thể sinh ra khí độc hại (dioxin và furan) khi đốt
chất hữu cơ chứa clo trong điều kiện sử dụng lò đốt không đảm bảo về mặt kỹ thuật hay chế độ
vận hành không được kiểm soát chặt chẽ. Để giảm khả năng hình thành dioxin (hay furan), người
ta thường kiểm soát nhiệt độ của khí sau đốt một cách chặt chẽ. Thông thường, để hạn chế sự hình
thành dioxin (furan), người ta khống chế nhiệt độ trong lò đốt hai cấp. Nhiệt độ trong buồng thứ

-

Thành phần chính của NLTT là alkyl phenol tự nhiên, thành phần hóa học là: Cardanol (R-

C6H5OH), Cardol (R-C6H4O2H2), 2-Metyl Cardol (2CH3-R-C6H4O2H2) và các polymer của chúng.
-

Cellulose có thành phần hóa học: [C6H7O2(OH)3]n, n nằm trong khoảng 5000÷14000.

-

Thành phần lưu huỳnh chiếm 1,25% khối lượng (TCVN 175-1995); tro chiếm 1,69% khối

lượng.
-

Thành phần hóa NLTT:
Bảng 2.1: Kết quả phân tích NLTT trong phòng thí nghiệm
Các chỉ tiêu kiểm tra
1. Thành phần hóa tro

Phương pháp
thử

Yêu cầu kỹ
thuật (Than
cám 6B-HG)

Kết quả
thử

15,95

8-12

10

2. Độ ẩm (%)

HD-NMXMTN
(11.5)-(03)

3. Độ tro (%)

TCVN 173:2007

40,01-45

1,69

4. Chất bốc (%)

TCVN 174:2007

Không quy định

79,2

Trang 19



Quá trình thực nghiệm được tiến hành trên kỹ thuật thiết bị đốt tầng sôi của Viện Kỹ thuật Năng
lượng và Môi trường (Trường Đại học Tổng hợp Rostock – CHLB Đức) đốt có phụ gia silicate,
thì thành phần khí thải có hàm lượng SO x, NOx thỏa mãn tiêu chuẩn về môi trường của Đức (Tạp
chí khoa học và công nghệ, Đại học Đà Nẵng-Số 6(29).2008).
2.4 Kết luận chương 2
Những phân tích trên đây cho thấy :
+

Lò nung clinker là một loại lò đạt hiệu suất phân huỷ rất cao cũng như hiệu quả làm sạch khí

thải ưu việt. Ngoài chức năng xử lý chất thải rắn, bùn, khí và chất lỏng thì chất thải còn được sử
dụng như là nguyên liệu cho quá trình nung clinker và tận dụng được nhiệt lượng phát sinh do quá
trình đốt chất thải.
+

Xem xét nguyên lý công nghệ lò nung sản xuất clinker cho thấy khả năng đốt NLTT trong lò

nung clinker là hoàn toàn khả thi, vừa đảm bảo xử lý triệt để chất thải vào không khí, vừa đảm
bảo chất lượng sản phẩm clinker.
+

Những đặc điểm lý hóa của NLTT và chi phí NLTT cũng cho thấy khả năng tiết kiệm lớn chi

phí sản xuất clinker nếu chúng ta đốt NLTT thay thế một phần nhiên liệu than đá vốn đang có giá
thành cao và ngày càng cạn kiệt.

CHƯƠNG 3: THỰC TRẠNG HIỆN NAY TRONG VIỆC SỬ DỤNG NLTT

3.1 Kinh nghiệm từ một số nước trên thế giới
-


Chỉ riêng với cây điều, cả nước hiện nay có trên 400.000 ha sản lượng điều thô lên đến

600.000 tấn mỗi năm, tập trung chủ yếu ở Tây Nguyên và miền đông Nam bộ, trong đó khu vực
Bình Phước, Tây Ninh và Đồng Nai chiếm một nửa về diện tích và sản lượng điều cả nước. Tính
trên khu vực Tây Ninh, Bình Phước, Đồng Nai, lượng phát thải hàng năm khoảng từ 150.000 đến
200.000 tấn. Về cơ bản, đặc tính của như sau:
+

Nhiệt trị: 4.400+/-200 kCal/Kg

+

Độ ẩm: < 10%

+

Tạp chất khó phân hủy: < 5%

-

Qua quá trình khảo sát và kiểm tra thực tế, TAFiCO nhận thấy có rất nhiều đối tác đảm bảo

nguồn cung dồi dào NLTT với giá thành 900.000÷1.000.000 đồng/tấn như:
+

Công ty TNHH SX TM Nguyên Thanh Hương

•


Khả năng cung cấp: >5.000 tấn/tháng.

+

Công ty TNHH Thu Tùng.

•

Địa chỉ: Ấp Việt Kiều, Xã Suối Cát, Xuân Lộc, Đồng Nai.

•

Khả năng cung cấp: >1.000 tấn/tháng.

3.2.2 Tình hình sử dụng NLTT thay thế than trong ngành sản xuất xi măng
-

Hiện nay, một số Nhà máy tại Việt Nam như Nhà máy xi măng Hòn Chông của Holcim đã

sử dụng rác thải để thay thế khoảng 25%-30% nhiệt năng nung luyện clinker , Nhà máy xi
măng Bình Phước của Vicem Hà Tiên cũng đã đốt NLTT thay thế 18-20% than.
-

Trong tương lai, các Nhà máy này sẽ tiếp tục nghiên cứu, tối ưu chế độ vận hành để nâng tỷ

lệ năng lượng thay thế bằng NLTT và các nhiên liệu sinh khối khác lên đạt mức 40% góp phần
tiết kiệm tài nguyên và góp phần bảo vệ môi trường.
-

Sau thời gian nghiên cứu, thử nghiệm thành công, NM đã đưa vào đốt NLTT từ 3/2015. Kết



hoạt động của dây chuyền sản xuất hiện tại, đảm bảo an toàn, vệ sinh công nghiệp và bảo vệ môi
trường, cũng như tận dụng tối đa cơ sở hạ tầng đã đầu tư và năng suất của các thiết bị hiện có.
-

Công nghệ và thiết bị cho Hệ thống cấp NLTT thay thế than đá cho lò nung clinker tại Nhà

máy xi măng Tây Ninh được lựa chọn dựa trên các yêu cầu chung sau:
+

Công nghệ và thiết bị công nghệ lựa chọn đạt trình độ tiên tiến, phù hợp với đặc điểm và điều

kiện vận hành của hệ thống lò nung hiện tại.
+

Giải pháp công nghệ phải đảm bảo cho vận hành, bảo dưỡng dễ dàng thuận tiện, nhằm nâng

cao thời gian hoạt động hữu ích của thiết bị.
+

Lựa chọn công nghệ phù hợp với điều kiện mặt bằng hiện tại, nghiên cứu để kết hợp và tận

dụng tối đa năng lực các hạng mục công trình hiện có nhằm giảm chi phí đầu tư và chi phí sản
xuất.
+

Lựa chọn công nghệ và bố trí thiết bị phải đảm bảo các yêu cầu bảo vệ môi trường về các chỉ

tiêu như nồng độ bụi, tiếng ồn, chất thải... và phải nằm trong giới hạn cho phép của các tiêu

Công suất thiết kế: 4.000 tấn clinker/ngày, thực tế trung bình 4.200 tấn clinker/ngày.

-

Nhiệt độ lò nung cao nhất tại điểm cuối cùng của lò là 1.450 oC
Trang 23


 Hệ thống kho chứa và thiết bị phụ trợ bổ sung để sử dụng cho việc cấp NLTT vào tháp
tiền nung thay Than
4.2 Hệ thống xử lý, kiểm soát khí thải đảm bảo yêu cầu về môi trường:
+ Khống chế ô nhiễm bụi từ lò nung : Bụi từ lò nung clinker được thu gom và xử lý bằng hệ thống
lọc bụi tĩnh điện. Nồng độ bụi trong khí thải từ lò nung sau khi qua hệ thống lọc bụi thấp hơn 50
mg/m3. Khí thải lò nung được phát tán vào môi trường qua ống khói cao 40m nhằm đảm bảo nồng
độ bụi tại mặt đất đạt tiêu chuẩn về môi trường hiện hành.
-

+ Xử lý khí SO2, NOx, CO từ lò nung : khống chế hàm lượng CO trong khí thải từ

0,01%÷0,02%.
+

Khí thải từ lò nung clinker được dẫn qua tháp điều nhiệt để giảm nhiệt độ và hấp thụ các chất

ô nhiễm. Nước được phun vào tháp làm lạnh dưới dạng sương để hấp thụ các chất ô nhiễm trong
khí thải.
+

Khí thải chuyển động ngược chiều với dòng nước phun từ trên xuống, khoảng 40-50% lượng


Trang 24


với nhiệt độ ~ 1000 oC và thời gian lưu 6 ÷ 10 giây thì phenol và phenolic hay các dẫn xuất
khác của phenol sẽ bị phân hủy hoàn toàn thành các oxit cơ bản CO 2, H2O, N2...không độc hại.
-

Thành phần lưu huỳnh trong NLTT khi cháy sẽ tạo ra SO x, với điều kiện như đốt trong lò

nung clinker, nồng độ cao của các oxit Na 2O, K2O, CaO như là 1 loại phụ gia silicate sẽ hấp thụ
khí SOx tạo thành các muối như Na2SO3, Na2SO4, K2SO3, K2SO4, CaSO3, CaSO4 đi vào pha rắn
clinker. Do vậy quá trình đốt NLTT trong lò nung clinker không làm phát sinh thêm khí SO x.
-

Để xử lý rác thải công nghiệp, sinh hoạt, người ta thiết kế các lò thiêu đốt rác với nhiệt độ vận

hành 850÷900 oC, ở nhiệt độ này các hợp chất hữu cơ sẽ bị phân hủy thành các oxit cơ bản không
độc hại mà không làm phát sinh các chất độc như Dioxin, H 2S. Ở đây, chúng ta đốt NLTT trong lò
nung clinker có nhiệt độ 900÷1450 oC và thời gian lưu cháy lớn hơn lò đốt rác. Do vậy đảm bảo
được các yêu cầu về khí thải, môi trường cũng như không làm ô nhiễm, ảnh hưởng đến môi
trường.
4.3 Lựa chọn giải pháp công nghệ
4.3.1 Cơ sở lựa chọn
-

Giải pháp công nghệ cho Hệ thống cấp NLTT thay thế than đá cho hệ thống lò nung clinker

tại NM được lựa chọn trên các cơ sở sau :
+