Viện KH & CNMT
Luận văn Thạc sĩ
MỤC LỤC
MỤC LỤC ......................................................................................................................... i
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................... iii
DANH MỤC BẢNG .......................................................................................................iv
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................................... v
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN ............................................................................................ 3
1.1. Giới thiệu về chất thải thực phẩm và hiện trạng quản lý .......................................... 3
1.1.1. Tình trạng phát sinh chất thải thực phẩm .............................................................. 3
1.1.2. Hiện trạng quản lý chất thải thực phẩm ................................................................ 5
1.2. Các công nghệ xử lý chất thải thực phẩm ................................................................. 8
1.2.1. Phương pháp Tái chế, tái sử dụng ......................................................................... 8
1.2.2. Phương pháp sản xuất phân hữu cơ ...................................................................... 9
1.2.3. Phương pháp phân hủy sinh học kỵ khí tạo khí sinh học ....................................... 9
1.2.4. Phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh ...................................................................... 10
1.2.5. Các phương pháp nhiệt ........................................................................................ 10
1.3. Than hóa và chất lƣợng than ................................................................................... 12
1.3.1. Quá trình than hóa ............................................................................................... 12
1.3.2. Các thuyết về hấp phụ ứng dụng đánh giá chất lượng than ................................ 23
CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM..................................................................................... 28
2.1. Quy trình thực nghiệm ............................................................................................ 28
2.2. Danh mục trang thiết bị, máy móc phục vụ nghiên cứu ......................................... 29
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu......................................................................................... 33
2.3.1. Phương pháp than hóa ......................................................................................... 33
2.3.2. Phương pháp kiểm tra, xác định chất lượng sản phẩm than hóa thu được ......... 37
CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ................................................................. 39
3.1. Ảnh hƣởng của các yếu tố trong quá trình than hóa ............................................... 39
-
USDA : United States Department of Agriculture - Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ
-
ERS : Economic Research Service - Cơ quan Nghiên cứu kinh tế
-
JICA : The Japan International Cooperation Agency - Cơ quan hợp tác Quốc tế
Nhật Bản
-
CHC : Chất hữu cơ
-
CTR : Chất thải rắn
-
BET : Brunauer- Emmett- Teller
-
THT : Than hoạt tính
Hình 1. 1. Sơ đồ cấu tạo lò hầm than dưới lòng đất ...................................................... 15
Hình 1. 2. Sơ đồ cấu tạo kỹ thuật đốt than ủ đống......................................................... 16
Hình 1. 3. Sơ đồ cấu tạo lò hầm than xây bằng gạch ................................................... 17
Hình 1. 4. Sơ đồ cấu tạo lò quay nghiêng dùng than hóa liên tục ................................ 19
Hình 1. 5. Sơ đồ cấu tạo lò đứng than hóa liên tục ...................................................... 19
Hình 1. 6. Lò than hóa dạng dài gia nhiệt gián tiếp ..................................................... 20
Hình 1. 7. Cấu tạo lò buồng than hóa gián tiếp............................................................. 21
Hình 1. 8. Đồ thị đường thẳng BET .............................................................................. 26
Hình 2. 1. Lò than hóa SRJK-5-9S phục vụ điều chế THT ............................................ 31
Hình 2. 2. Ống chưng khô vật liệu thí nghiệm đã được chế tạo .................................... 32
Hình 2. 3. Quy trình khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình than hóa ............ 34
Hình 2. 4. Quy trình khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình than hóa .......... 35
Hình 2. 5. Quy trình khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình than hóa .......... 36
Hình 3. 1. Sự biến thiên khối lượng sản phẩm thu được theo nhiệt độ.......................... 41
Hình 3. 2. Sự biến thiên khối lượng sản phẩm thu được theo thời gian than hóa ......... 44
Hình 3. 3. Khối lượng than thay đổi theo tỷ lệ % cơm trong hỗn hợp (cơm/rau) ......... 46
Hình 3. 4. Đẳng nhiệt hấp phụ benzen trên than nghiên cứu – cân Markbel ................ 50
Hình 3. 5. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Ni tơ của than nghiên cứu................................. 51
Hình 3. 6. Đường cong tích phân phân bố lỗ xốp của than nghiên cứu ........................ 53
Hình 3. 7. Đường cong vi phân phân bố lỗ xốp của than nghiên cứu ........................... 54
Hình 3. 9. Sơ đồ quy trình nhiệt phân than hóa thực phẩm thải.................................... 56
v
Viện KH & CNMT
Luận văn Thạc sĩ
MỞ ĐẦU
Luận văn Thạc sĩ
đầu tƣ cao nên chƣa thực sự phù hợp. Phƣơng pháp nhiệt phân than hóa rác thải thực
phẩm nhằm tạo ra sản phẩm than sạch có khả năng ứng dụng trong công nghệ môi
trƣờng, ứng dụng làm nhiên liệu, vật liệu cho các quá trình sản xuất khác hoặc ứng
dụng cải tạo đất, giá thể cho trồng trọt [1]…sẽ phù hợp với điều kiện của Việt Nam
hơn do chi phí đầu tƣ thấp, vận hành đơn giản, sản phẩm thu đƣợc có tính ứng dụng
cao. Ngoài ra xử lý rác thải thực phẩm bằng phƣơng pháp than hóa giúp giảm thiểu ô
nhiễm môi trƣờng, giảm nhu cầu quy hoạch diện tích đất xây dựng bãi chôn lấp CTR.
Do đó luận văn “Nghiên cứu xác định chế độ công nghệ cho quá trình nhiệt phân
than hóa thực phẩm thải” đƣợc lựa chọn.
Đề tài đƣợc thực hiện với mục đích và phạm vi nghiên cứu nhƣ sau:
Mục đích nghiên cứu: nhằm tạo ra sản phẩm than sạch từ chất thải thực phẩm.
Phạm vi, đối tượng nghiên cứu:
Chất thải thực phẩm có thành phần rất đa dạng nhƣ cơm, rau, vỏ củ, quả, xƣơng
động vật, thịt, cá, thức ăn thừa…Tuy nhiên đề tài lựa chọn vật liệu thí nghiệm là cơm
nguội và đầu rau muống, hai loại vật liệu phổ biến và chiếm thành phần chủ yếu trong
chất thải thực phẩm tại các đô thị [5].
Phương pháp nghiên cứu:
Đề tài sử dụng phƣơng pháp nhiệt phân than hóa vật liệu bằng hình thức gia
nhiệt gián tiếp trong điều kiện không có oxy.
Những nội dung nghiên cứu chính:
- Tiến hành các thí nghiệm khảo sát sự ảnh hƣởng của nhiệt độ đến quá trình than hóa
- Tiến hành các thí nghiệm khảo sát sự ảnh hƣởng của thời gian đến quá trình than hóa
- Tiến hành các thí nghiệm khảo sát sự ảnh hƣởng tỷ lệ thành phần vật liệu đến quá
trình than hóa
- Đánh giá khả năng hấp phụ hơi, khí Nitơ của sản phẩm than hóa thu đƣợc
- Xác định sự phân bố lỗ của sản phẩm than thu đƣợc nhằm đánh giá chất lƣợng than
2
Chúng ta không thể cho phép 1/3 lƣợng thực phẩm chúng ta sản xuất ra trở thành chất
thải hoặc bị mất đi do thói quen không hợp lý, trong khi có 870 triệu ngƣời bị đói mỗi
ngày” [5].
3
Viện KH & CNMT
Luận văn Thạc sĩ
Theo nghiên cứu của FAO cho thấy 54% chất thải thực phẩm trên thế giới phát
sinh bởi quá trình sản xuất, xử lý sau thu hoạch và bảo quản. 46% chất thải thực phẩm
phát sinh bởi quá trình chế biến, phân phối và tiêu thụ. Nghiên cứu này cũng chỉ ra
rằng theo xu hƣớng chung, các nƣớc đang phát triển chịu tổn thất thực phẩm nhiều hơn
trong sản xuất nông nghiệp, chất thải thực phẩm ở khâu bán lẻ và ngƣời tiêu dùng có
xu hƣớng cao hơn ở những khu vực có thu nhập trung và cao, chiếm tới 31-39% tổng
lƣợng chất thải, so với những khu vực thu nhập thấp (4-16%) [5].
Báo cáo của FAO nhấn mạnh, sản phẩm lƣơng thực đƣợc tiêu thụ càng chậm
trong chuỗi cung ứng sẽ gây ảnh hƣởng đối với môi trƣờng càng lớn, do chi phí môi
trƣờng trong quá trình chế biến, vận chuyển, bảo quản và nấu nƣớng cộng với chi phí
sản xuất ban đầu. Một số điểm nóng về chất thải thực phẩm đƣợc đề cập đến trong báo
cáo của FAO, gồm: Chất thải ngũ cốc ở châu Á là một vấn đề nghiêm trọng, với những
tác động mạnh mẽ đến môi trƣờng không khí, nƣớc và sử dụng đất. Chất thải của lúa
gạo đặc biệt đáng lƣu ý do khí thải mê-tan cao kết hợp với mức độ chất thải lớn; Mặc
dù lƣợng chất thải thịt ở tất cả các khu vực trên thế giới tƣơng đối thấp, ngành chế biến
thực phẩm vẫn đóng góp một tác động không nhỏ tới môi trƣờng trên phƣơng diện
chiếm hữu đất và khí thải cacbonic, đặc biệt ở các nƣớc thu nhập cao và Mỹ La tinh,
cùng chiếm tới 80% tổng lƣợng chất thải thịt. Ngoại trừ Mỹ La tinh, các khu vực thu
nhập cao chịu trách nhiệm cho 67% tổng lƣợng chất thải thịt; Chất thải trái cây đóng
góp một phần lớn chất thải nƣớc ở châu Á, Mỹ La tinh và châu Âu, chủ yếu do mức độ
xã hội ngăn chặn hiện tƣợng lãng phí thực phẩm nghiêm trọng, đồng thời quy định cần
tiến hành tái chế và tái tận dụng đối với rác thải từ thực phẩm. Quy định này không chỉ
làm giảm rác thải từ thực phẩm mà còn cung cấp cho sản xuất nông nghiệp một nguồn
phân bón an toàn. Năm 2001, Nhật Bản bắt đầu thực thi “Luật Tuần hoàn rác thải từ
thực phẩm”, Luật này quy định, các siêu thị và nhà ăn có quy mô lớn có nghĩa vụ tái tài
nguyên hóa rác thải thực phẩm, đồng thời hạn chế sản sinh rác thải. Theo thống kê của
Nhật Bản, lƣợng rác thải nhà bếp của các hộ gia đình vào năm 2007 là khoảng 1,19
triệu tấn, trong đó 94% đƣợc tiến hành xử lý bằng phƣơng pháp đốt và chôn lấp theo
loại rác thải. Rác thải thuộc loại thực phẩm của các đơn vị phục vụ ăn uống và các đơn
vị gia công thực phẩm là 8,27 triệu tấn, trong đó 26% đƣợc tiến hành tận dụng làm
thức ăn chăn nuôi, 23% đƣợc tiến hành tận dụng làm phân bón, 42% đƣợc tiến hành xử
lý bằng phƣơng pháp đốt và chôn lấp theo loại rác thải [13].
Tại các quốc gia nhƣ Đan Mạch, Anh, Hà lan, Đức, việc quản lý chất thải đƣợc
thực hiện rất chặt chẽ công tác phân loại và thu gom rác đã trở thành nề nếp và ngƣời
dân chấp hành rất nghiêm quy định này. Các loại rác thải có thể tái chế đƣợc nhƣ giấy
6
Viện KH & CNMT
Luận văn Thạc sĩ
loại, chai lọ thuỷ tinh, vỏ đồ hộp... đƣợc thu gom vào các thùng chứa riêng. Đặc biệt
rác thải nhà bếp có thành phần hữu cơ dễ phân huỷ đƣợc yêu cầu phân loại riêng đựng
vào các túi có màu sắc theo đúng quy định thu gom hàng ngày để đƣa đến nhà máy chế
biến phân compost (ủ phân). Đối với các loại rác bao bì có thể tái chế, ngƣời dân mang
đến thùng rác đặt cố định trong khu dân cƣ [8].
Ở Hàn Quốc, cách quản lý chất thải giống với Nhật Bản, nhƣng cách xử lý lại
giống ở Đức. Rác hữu cơ nhà bếp một phần đƣợc sử dụng làm giá thể nuôi trồng nấm
thực phẩm, phần lớn hơn đƣợc chôn lấp có kiểm soát để thu hồi biogas cung cấp cho
thải rắn thông thƣờng khác. Công tác thu gom rác tại Việt Nam sử dụng 2 hình thức là
thu gom sơ cấp (ngƣời dân tự thu gom CTR sinh hoạt vào các thùng/túi chứa sau đó
đƣợc công nhân thu gom vào các thùng rác đẩy tay cỡ nhỏ) và thu gom thứ cấp (rác các
hộ gia đình đƣợc công nhân thu gom vào các xe đẩy tay sau đó chuyển đến các xe ép
rác chuyên dụng và chuyển đến khu xử lý hoặc tại các chợ/khu dân cƣ có đặt container
chứa rác, công ty môi trƣờng đô thị có xe chuyên dụng chở container đến khu xử lý)
[2]. Do chƣa có sự phân loại từ đầu nguồn nên rác thực phẩm lẫn với CTR khác gây
khó khăn cho việc xử lý, thực phẩm thải lẫn trong đó sẽ bị phân hủy sinh học gây mùi
hôi khó chịu và sinh ra nƣớc rỉ rác ảnh hƣởng đến môi trƣờng xung quanh.
Hiện nay có nhiều phƣơng pháp xử lý chất thải thực phẩm nhƣ tái chế, tái sử
dụng; chế biến phân hữu cơ; phân hủy sinh học tạo khí; chôn lấp hợp vệ sinh và các
phƣơng pháp nhiệt. Tùy thuộc vào năng lực hiện tại của các quốc gia trên thế giới mà
áp dụng các biện pháp xử lý chất thải thực phẩm phù hợp và hiệu quả với điều kiện của
mỗi quốc gia. Các công nghệ xử lý đƣợc trình bày chi tiết trong các phần sau đây.
1.2. Các công nghệ xử lý chất thải thực phẩm
1.2.1. Phương pháp Tái chế, tái sử dụng
Các nhà máy tái chế rác thải thực phẩm thu gom rác từ từng hộ gia đình và đƣợc
xử lý chúng thành phân bón và thức ăn gia súc. Không giống với các loại rác thải sinh
hoạt khác, lƣợng chất thải thực phẩm có thể đƣợc giảm xuống một phần ba bằng cách
sấy khô. Nhà máy loại bỏ chất độc hại và kim loại nặng từ chất thải thực phẩm, rồi sấy
khô, nghiền nhỏ, và điều chỉnh độ mặn để làm thức ăn gia súc giàu dinh dƣỡng. Chất
thải thực phẩm trƣớc đây đƣợc đƣa thẳng đến bãi chứa rác, nhƣng nay đã trở thành
nguồn nguyên liệu thay thế quý giá và thức ăn gia súc [13]. Thực phẩm chƣa dùng đến
8
Viện KH & CNMT
Luận văn Thạc sĩ
Chất hữu cơ
Luận văn Thạc sĩ
VSV kỵ khí
CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S
(1.1)
Hỗn hợp khí sinh ra thƣờng đƣợc gọi là khí sinh học hay biogas. Thành phần
của Biogas nhƣ sau: mê tan (CH4) 55,65%; carbonic (CO2) 35,45%; nitơ (N2) 0,3%;
hydro (H2) 0,1%; hydro sulfua (H2S) 0,1% [3].
Tuy nhiên ngƣời ta chủ yếu thu hồi khí CH4 đƣa qua bộ phận xử lý làm sạch khí
để làm nhiên liệu đốt phục vụ nhu cầu về năng lƣợng của con ngƣời.
1.2.4. Phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh
Quy định của Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) 6696 - 2000, Khái niệm bãi chôn
lấp hợp vệ sinh: “Khu vực đƣợc quy hoạch thiết kế, xây dựng để chôn lấp các chất thải
phát sinh từ các khu dân cƣ, đô thị và các khu công nghiệp. Bãi chôn lấp chất thải rắn
bao gồm các ô chôn lấp chất thải, vùng đệm và các công trình phụ trợ: trạm xử lý nƣớc
rác, khí thải, cung cấp điện,...” [14]. Thực chất của chôn lấp là cho rác vào các ô chôn
lấp và cô lập với môi trƣờng xung quanh bởi lớp lót đáy, lót thành hai bên và lớp che
phủ bên trên bề mặt, khí và nƣớc rác sinh ra đều đƣợc thu gom xử lý riêng cho từng
loại. Chôn lấp hợp vệ sinh là một phƣơng pháp kiểm soát sự phân huỷ của chất thải rắn
khi chúng đƣợc chôn nén và phủ lấp bề mặt.
Trong phƣơng các pháp xử lý chất thải rắn thì chôn lấp là phƣơng pháp phổ biến
và đơn giản nhất. Chất đem đi chôn là những chất không tái chế, không làm phân hữu
cơ, hay là đƣợc thải ra từ các quá trình làm phân hữu cơ, đốt, quá trình khác,... ở Việt
Nam hiện tại trên 90% rác thu gom đƣợc đều xử lý bằng phƣơng pháp chôn lấp, gây
lãng phí tài nguyên và ảnh hƣởng đến môi trƣờng xung quanh.
- Nếu nhiệt độ đốt nhỏ hơn 9000C, thƣờng khói lò chứa dioxin, furan,...
- Nhiệt độ từ 900 – 11000C phần lớn các chất hữu cơ cháy hết nhƣng PCB
(Polychlorinated biphenyl) chƣa cháy hết.
- Ở 12000C hầu hết đều bị cháy, tuy nhiên nhiệt độ đốt càng cao thì bản thân
nhiệt tỏa ra của khí đốt không tỏa ra đủ đòi hỏi nhiên liệu phụ, do đó chi phí vận hành
tăng lên, do vậy mà hiệu quả kinh tế sẽ thấp.
b. Thời gian lƣu của chất thải trong lò đốt:
Thời gian lƣu ảnh hƣởng nhiều đến hiệu xuất đốt của lò
- Đối với pha rắn: 2 - 4 giờ (nhƣng tùy thuộc vào kích thƣớc của rác)
- Đối với pha khí ít nhất là 4 giây.
Nhiệt độ tăng thì thời gian lƣu giảm đi.
c. Đảo trộn chất thải rắn:
Mục đích là tăng khả năng không khí tiếp xúc với chất thải để hiệu suất đốt cháy
cao hơn [14].
1.2.5.2. Phương pháp khí hóa
Khí hóa là quá trình đốt cháy nguồn nguyên liệu sinh khối trong môi trƣờng
thiếu ôxi ở nhiệt độ cao để sản sinh ra các chất khí dễ cháy bao gồm carbon monoxide
(CO), hydro (H2) và một phần khí mê tan (CH4). Hỗn hợp này đƣợc gọi là hỗn hợp khí
cháy. Hỗn hợp khí cháy có thể đƣợc sử dụng để chạy động cơ đốt trong (cả loại động
cơ nén cao áp và loại động cơ đánh lửa), cũng có thể đƣợc sử dụng để sản xuất
11
Viện KH & CNMT
Luận văn Thạc sĩ
methanol (CH3OH) - nhiên liệu cho động cơ nhiệt cũng nhƣ là nguyên liệu cho ngành
công nghiệp hóa chất và quan trọng là nguyên liệu cho hệ thống máy phát điện thông
qua động cơ đốt trong để tạo công cơ học làm quay máy phát tạo ra nguồn điện [16].
Viện KH & CNMT
Luận văn Thạc sĩ
Hình thức gia nhiệt gián tiếp: Bên trong lò cacbon hóa đƣợc duy trì ở 400 –
-
8000C tùy vào sự gia nhiệt từ nguồn nhiệt bên ngoài. Chất hữu cơ đƣợc cacbon
hóa bằng cách đƣợc truyền và gia nhiệt gián tiếp bằng gió nóng trong trạng thái
môi trƣờng oxy thấp bởi van dẫn hƣớng đƣợc lắp trong lò sấy và vận động quay
vòng của buồng đốt.
Sự khác nhau giữa các hình thức cacbon hóa về mặt thiết bị đƣợc trình bày trong
bảng 1.1 dƣới đây.
Bảng 1. 1. So sánh sự khác nhau giữa các hình thức cacbon hóa về mặt thiết bị
Hình thức
Hình thức gia nhiệt gián tiếp
Hình thức gia nhiệt trực tiếp
Thiết bị
Điều
kiện
nhiệt
gia Gia nhiệt gián tiếp không có sự Gia nhiệt trực tiếp có sự tiếp
13
Viện KH & CNMT
Luận văn Thạc sĩ
Quá trình than hóa là quá trình thu nhiệt ngƣợc lại với quá trình oxy hóa (đốt
cháy) là quá trình phát nhiệt. Quá trình đốt cháy diễn ra theo hai giai đoạn nhƣ sau:
-
Giai đoạn 1:
CHC + O2 C + CO2 + H2O
(1.4)
-
Gia đoạn 2:
C + O2 CO2 + H2O
(1.5)
Hai giai đoạn này song song với nhau vì khi một lƣợng CHC chƣa phân hủy thì
một lƣợng đã phân hủy thành cacbon. Những ngƣời đốt than từ củi lợi dụng giai đoạn
đầu để đốt củi thành than hay nói chính xác hơn là đốt cellulose thành than. Để thành
công ngƣời ta phải quan sát khi kết thúc giai đoạn 1, dùng đất cát phủ lên đám cháy để
khi đã ổn định thì đắp lại nhƣ bình thƣờng.
+ Bƣớc 5: Khi than chín thì lớp đất phủ sẽ tự xụp xuống để dập than, than chín tới đâu
thì đất xụp xuống tới đấy. Trong giai đoạn này cũng nên kiểm tra để đổ thêm cát vào
hầm than nhằm giảm đi lƣợng than hao hụt do cháy. Than đƣợc làm nguội tự nhiên từ 7
đến 9 ngày thì có thể bốc dỡ đƣợc. Chu trình làm than từ 22 đến 37 ngày tùy theo hầm
than lớn hay bé.
Sản lƣợng của lò hầm này rất thấp khoảng 40% đến 55% sản lƣợng. Khói ở giai
đoạn cacbon hóa chủ yếu là khí CO. Đây không những là khí gây ô nhiễm môi trƣờng
mà còn gây ngộ độc cho con ngƣời. Kỹ thuật lò hầm than dƣới lòng đất không có hệ
thống xử lý khí thải nên gây nguy cơ ô nhiễm môi trƣờng, ảnh hƣởng đến sức khỏe con
ngƣời và động thực vật xung quanh.
Sơ đồ cấu tạo lò hầm than dƣới lòng đất nhƣ trong hình 1.1 dƣới đây.
Khói ra
Lớp đất phủ
Lớp vật liệu
Khí vào
Hình 1. 1. Sơ đồ cấu tạo lò hầm than dưới lòng đất [10]
15
Viện KH & CNMT
Luận văn Thạc sĩ
- Kỹ thuật đốt ủ đống: đây là phƣơng pháp sản xuất than theo cách cổ truyền mà ngƣời
dân vẫn làm là tạo một nhân nhiệt ở giữa, sau đó đổ trùm trấu hoặc rơm rạ mới lên trên
nhân trấu, nhân rơm rạ. Sau khi lớp trấu bên ngoài chuyển thành màu đen thì tiến hành
Cuối cùng là giai đoạn chờ than chín hoàn toàn từ 10 đến 15 ngày, dựa vào kinh ngiệm
của ngƣời làm nghề chỉ cần nhìn màu và ngửi mùi khói là biết đã tới lúc “ủ” lò hay
chƣa. Nếu thấy khói lên thành sợi, không màu, có mùi “thơm nhƣ khoai lang nƣớng”
chủ lò phải mau mau kêu ngƣời tới phụ dùng gạch và bùn non pha cát bít miệng lò và
bốn ống khói xung quanh lại. Lò đƣợc ủ trong khoảng hai tuần mới nguội hẳn, và lúc
này mới có thể thu than.
Sơ đồ cấu tạo lò hầm than xây bằng gạch nhƣ trong hình 1.3 dƣới đây.
Hình 1. 3. Sơ đồ cấu tạo lò hầm than xây bằng gạch [10]
17
Viện KH & CNMT
Luận văn Thạc sĩ
Thời gian để cho ra một mẻ than từ khi chất củi vào đến khi ra lò khoảng 35 đến
40 ngày. Mỗi mẻ sản xuất than củi với kích thƣớc lò hầm than nêu trên thu đƣợc
khoảng 15 tấn than thành phẩm có giá trị nên hiện nay tại các tỉnh Đồng bằng sông
Cửu Long có rất nhiều làng nghề sản xuất than củi từ cây đƣớc theo hình thức này.
Có thể nhận thấy các cách ủ than theo kiểu truyền thống đều không có hệ thống
thu gom, xử lý hơi, khói sinh ra nên có nguy cơ gây ô nhiễm môi trƣờng và ảnh hƣởng
đến sức khỏe con ngƣời, động thực vật xung quanh. Các kỹ thuật hầm than này đều
mất rất nhiều thời gian và công sức ngƣời lao động để cho ra đƣợc một mẻ than. Sản
phẩm than thu đƣợc có chất lƣợng không cao do than chín không đều chủ yếu chín phía
ngoài, bên trong vẫn sống vì không kiểm soát đƣợc nhiệt độ, thời gian than hóa mà dựa
vào kinh nghiệm của ngƣời làm nghề là chính. Do vậy các nhà khoa học không ngừng
nghiên cứu ra các kỹ thuật than hóa quy mô công nghiệp để sản xuất đƣợc nhiều than
có chất lƣợng tốt, hạn chế khí thải ra, ít gây ảnh hƣởng đến môi trƣờng xung quanh.
Con lăn
Than ra
Hình 1. 4. Sơ đồ cấu tạo lò quay nghiêng dùng than hóa liên tục [ 4]
+ Lò đứng: dùng than hóa các vật liệu hữu cơ có kích thƣớc nhỏ
Lò đƣợc thiết kế dạng hình trụ đứng, vật liệu đƣợc cắt, nghiền nhỏ nạp vào liên
tục từ trên xuống dƣới nhờ các tay gạt bên trong lò, hơi khí nóng đi ngƣợc từ dƣới lên.
Khi vật liệu đi xuống đến đáy lò sẽ tạo thành than và đƣợc tự động cho ra bằng một
cửa riêng. Sơ đồ cấu tạo lò đứng sản xuất than liên tục nhƣ trong hình 1.5 dƣới đây.
Hình 1. 5. Sơ đồ cấu tạo lò đứng than hóa liên tục [10]
19
Viện KH & CNMT
Luận văn Thạc sĩ
- Lò than hóa gián đoạn gia nhiệt gián tiếp:
+ Lò buồng dạng dài:
Lò đốt đƣợc thiết kế làm 2 buồng, buồng phía trong đƣợc chứa vật liệu cần sản
xuất than không tiếp xúc với lửa, buồng bên ngoài dùng để chứa các vật liệu đốt tạo
nhiệt. Khi vật liệu ở buồng ngoài cháy sẽ tạo ra nhiệt lƣợng lớn chuyển hóa cacbon từ
vật liệu hữu cơ ở khoang trong thành than sinh học. Phản ứng cháy của lò đốt kiểu này
có thể xảy ra trong thời gian khoảng 4h [15]. Lò than hóa bằng gia nhiệt gián tiếp có
thế than hóa đƣợc các loại vật liệu hữu cơ tƣơi hoặc khô nhƣ cành lá, thân cây gỗ
không cần bóc vỏ theo kích thƣớc từng loại, sử dụng công nghệ của Nhật Bản đang
đƣợc thịnh hành tại tỉnh Bình Định. Sơ đồ cấu tạo của lò nhƣ trong hình 1.6 dƣới đây.
Copyright: Tài liệu đại học ©